轉(zhuǎn)磁單極子物理學(xué)的一個謎題(編輯修改稿)
2025-02-06 12:53 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 很大的信心。爭議難休篇盡管磁單極子理論不斷地得到進(jìn)一步地完善，但是，人們還是不得不面對這樣一個事實(shí)，那就是，與磁單子理論不斷 前進(jìn) 的形勢相比，對磁單極子的尋找卻幾乎是 原地踏步 ，理論和實(shí)踐相比，出現(xiàn)了極大的 不對稱 ，實(shí)踐成了磁單子學(xué)說中的一條 短腿 。從 20 世紀(jì)到 21 世紀(jì)，世界各地都在尋找磁單極子，在陸地、在海洋、在太空、在深海沉積物中、在月球的巖石上，卻還是很難發(fā)現(xiàn)磁單極子的蛛絲馬跡。對于這種狀況，完全可以用這樣的詩句來形容： 上窮 碧落下黃泉，兩處茫茫皆不見 。經(jīng)歷了這么長時間的尋找，可以說沒有一個科學(xué)家敢于理直氣壯地聲稱自己完全真正找到了磁單極子，于是，導(dǎo)致了關(guān)于磁單極子是否真的存在的疑云的產(chǎn)生，并且這種疑云漸漸地越積越厚，濃重地籠罩著科學(xué)界，并引發(fā)了新一輪的、更加激烈的關(guān)于磁單極子的爭議。對磁單極子的存在持否定態(tài)度的科學(xué)家大有人在，他們提出了這樣或那樣的理由加以論證，而其中最主要的理由就是：鳥過留聲、獸過留痕，如果磁單極子確實(shí)在宇宙中存在，它就總會留下蛛絲馬跡，但迄今為止，人們用最先進(jìn)的方法和最精密的儀器，在各種物質(zhì)中尋找磁單極子 ，都一無所獲。因此可以認(rèn)為，它們可能根本就是一種僅僅存在于人們主觀想象中的子虛烏有的產(chǎn)物。有意思的是，在 19 世紀(jì)末 20 世紀(jì)初，還曾有科學(xué)家用以太學(xué)說來否定磁單極子的存在：在人們能夠用光學(xué)方法探測到的太空中，彌漫著一種被稱為以太的物質(zhì)。由于以太的特殊性質(zhì)，它們在太空中是以一種渦旋的狀態(tài)分布的，很明顯，宇宙中存在著大大小小的以太旋渦。因為旋渦是一種轉(zhuǎn)動，這種旋渦不論大小，轉(zhuǎn)動的東西一定有一個轉(zhuǎn)軸。以太的旋渦實(shí)質(zhì)上就是磁場，一個轉(zhuǎn)軸有必定有兩端，也就是有兩個極，不存在只有一個端的轉(zhuǎn)軸，所以就不存在磁單極子。但是， 這一說法隨著以太學(xué)說的被拋棄而歸于銷聲匿跡。還有人這樣認(rèn)為： 電場 和 磁場 是電荷和磁體四周存在著看不見、摸不著的物質(zhì)。電荷和磁體通過各自的 場 這種物質(zhì)向另外的電荷和磁體施加作用，同時場還表達(dá)了電力或磁力作用的范圍；電力和磁力的無形的作用線分別稱為 電力線 或 磁感應(yīng)線 。因為電荷電場的電力線不是閉合的，它起源于正電荷，終止于負(fù)電荷，或延伸至無限遠(yuǎn)，它在電荷處是不連續(xù)的；而磁體磁場的磁感應(yīng)線永遠(yuǎn)是閉合的，它在磁體內(nèi)部和外部處處連續(xù)。實(shí)驗中從來未見到過單個的磁極或磁荷，也從來未發(fā)現(xiàn)不閉合的磁感應(yīng)線。所以， 在經(jīng)典電磁理論中，磁單極子存在的可能性就根本被排除了。正是由于上述原因，十分強(qiáng)調(diào)對稱性的英國物理學(xué)家麥克斯韋在建立經(jīng)典電磁理論的時候，雖然為了對稱性也考慮過磁單極子，但是最終還是未敢貿(mào)然將它引入它的理論中。因此，這種不對稱性在經(jīng)典電磁理論中就一直保留到今天。其中特別應(yīng)該指出的是，就連到了晚年的狄拉克本人，也對磁單極子是否存在產(chǎn)生了深深的懷疑。 1981年，他在致一位友人的信中說：至今我已是屬于那些不相信磁單極子存在之列的人了。因此，持否定觀點(diǎn)的人還認(rèn)為，應(yīng)盡早放棄對磁單極子的尋找，因為這種尋找無異于緣木求魚， 只能是徒勞無功的?？隙ù艈螛O存在者中，不乏非常杰出的物理學(xué)家。他們堅持認(rèn)為，磁單極子是存在的，但它們成對結(jié)合得太緊密了，現(xiàn)在所有的高能粒子尚不能把它們轟開。但是，他們也認(rèn)為，有一點(diǎn)是可以肯定的，這就是磁單極子即使存在，它們也極可能是在宇宙形成初期產(chǎn)生的，殘存下來的數(shù)量也是微乎其微的，因為假如宇宙間充滿了大量磁單極子，則宇宙間的磁場將不復(fù)存在。這些磁單極子本來就很少，而且它們又散布在極其廣袤的宇宙之中，所以要找到它不是很容易的。但是，如果磁單極子含量很少，那么正負(fù)磁單極子之間相互湮沒的幾率也同時就會很低，所以 它們就更有可能被保存下來。也有的科學(xué)家首先肯定磁單極子的存在，但同時又承認(rèn)磁單極子實(shí)際上很難發(fā)現(xiàn)。他們的理由是：在人類觀測所及的范圍內(nèi)，存在的大多數(shù)磁單極子應(yīng)是屬于一種運(yùn)動速度極其緩慢、 惰性 很強(qiáng)的 慢磁單極子 ，而那些 精力充沛 、 運(yùn)動神速 的 快磁單極子 ，早已飛離銀河系，消失在無邊無際的宇宙空間。但 慢磁單極 子對物質(zhì)電離作用很弱，要想
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