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| 中外科学家发明家丛书：麦克斯韦 （十八） | 发布于:2016/04/22 | |
| 麦克斯韦的物理力线理论就在于把磁场中的转动这一假说从寻常的物质 推广到以太。他考虑了深置于不可压缩流体中涡旋的排列。在正常情况下， 压强在各方向是相同的，但转动引起的离心力使每一涡旋发生纵向收缩并施 加经向压强，这正模拟了法拉第力线学说中所提的应力分布。由于使每一涡 旋的角速度同局部磁场强度成正比，麦克斯韦得出了同已有的关于磁体、稳 恒电流及抗磁体之间力的理论完全相同的公式。根据流体的观察实验，麦克 斯韦认为各涡旋之所以能沿同一指向自由转动，是因为各涡旋由一层微小的 粒子同与它相邻的涡旋格开，这种粒子与电完全相同。 根据这种观点，电不是约束在导体内的流体，而成了一种在空间中传播 的一种新实体。在导体中它可以自由运动（尽管受到阻力）；在绝缘体中（包 括最主要的绝缘体——空气）中，它保持固定不动。电流的磁作用和感应作 用当时被表示如下。假如用一根金属线将以太模型中的粒子线结合起来，当 电流流动时，运动粒子便使与之相邻近的涡旋转动；这些涡旋由于有粒子固 着于周围，就象齿轮那样，将运动传给其它的涡旋，使运动面无限扩大。这 些涡旋就构成了力线。当第二根金属线参与进来以后，它平行于第一根金属 线，并具有有限的电阻。金属线一的稳恒电流不会影响金属线二，但“一” 中的任何变化会通过介入的粒子传递一个冲动，在金属线二中引起一个反向 电流，这个电流通过电阻渐渐消耗掉，这一系列的运动就是感应。 麦克斯韦在前两部分中运用了大量证据材料对结论作出了很好的证明。 他的论文原打算也就到此结束，而且在第二部分印出来以前不打算写第三部 分。这其间他一直在考虑着在整个电介质中电流与电荷感应的关系。1854 年，他曾对汤姆逊说过，对流线与电力线之间类比的严格论述，只不过会引 入传导的极端形式而已。麦克斯韦作出了在空间中传播电的图象，他通过使 涡旋介质成为弹性介质的方法，提出了更好的描述，这些一部分来自于法拉 第的科学观念启示；但麦克斯韦在研究的同时，也发现其中存在有很多矛盾。 在以前，包括法拉第等许多人在内，人们在研究电流产生磁场时，指的总是 传导电流，也就是在导体中自由电子的运动所形成的电流。麦克斯韦发现， 例如在连接变电源的电容器中，电介质内并不存在自由电荷，也就是没有传 导电流，但磁场却同样存在。麦克斯韦经过反复思考、计算和分析，他得出 了两个惊人的结果。一是既然导体周围的电粒子现在能作弹性位移，那么变 化着的电流就不再象管中的水那样是完全被约束的：它在某种程度上来说进 入了金属线周围的空间。这也就是麦克斯韦对位移电流的最初认识。二是经过缜密的运算，他认为电磁速度量纲几乎与光速相同。 |
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