觀點(diǎn)報(bào)告
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經(jīng)典視圖
經(jīng)典電磁理論認(rèn)為電荷守恒。這是一個(gè)被廣泛接受的觀點(diǎn)。所有出版的書(shū)籍和老師都教導(dǎo)學(xué)生堅(jiān)持這一觀點(diǎn)。以下內(nèi)容摘自《電磁問(wèn)題討論》電荷守恒定律，人民教育出版社 2003 年 6 月首次出版。
電荷守恒定律：“在任何物理過(guò)程中，在一個(gè)與外界不進(jìn)行電荷交換的孤立系統(tǒng)中，電荷的代數(shù)和保持不變，這就是電荷守恒定律。它是迄今為止被一切實(shí)驗(yàn)證明的定律，是物理學(xué)中普遍適用的基本守恒定律之一。”
摩擦帶電或靜電感應(yīng)帶電現(xiàn)象，簡(jiǎn)單地說(shuō)就是一定的電荷從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體上，或從一個(gè)物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體上，其實(shí)就是原來(lái)存在的正、負(fù)電荷分離、相互中和的過(guò)程。對(duì)于兩個(gè)物體相互摩擦構(gòu)成的體系（或整個(gè)靜電感應(yīng)導(dǎo)體），在摩擦過(guò)程或靜電感應(yīng)過(guò)程中，體系電荷的代數(shù)和保持不變。
光子是不帶電、沒(méi)有電結(jié)構(gòu)的基本粒子。現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，能量（hυ）大于電子靜止質(zhì)量（m0c）能量?jī)杀兜母吣芄庾釉谂c物理粒子相互作用的過(guò)程中，可能產(chǎn)生電子、正電子對(duì)。產(chǎn)生的正電子、電子對(duì)相互吸引電荷守恒定律，二者圍繞共同質(zhì)心運(yùn)動(dòng)，形成正電子素。約10秒后，正電子素中的正電子、電子對(duì)又相互掩埋，產(chǎn)生兩個(gè)光子。這里似乎沒(méi)有正負(fù)電荷的轉(zhuǎn)移，而是正電子、電子對(duì)是由光子產(chǎn)生的，而光子又是由正電子、電子對(duì)湮沒(méi)產(chǎn)生的。但在實(shí)驗(yàn)所能達(dá)到的精度范圍內(nèi)，證明了正電子和電子的電荷恰好相等，成對(duì)產(chǎn)生和湮沒(méi)的正電子、電子對(duì)，并不改變系統(tǒng)電荷的代數(shù)和。 因此，電荷守恒定律仍然成立。
還有“相對(duì)論電荷不變性”，即從不同的慣性系看，帶電粒子的電荷是相同的。換言之，系統(tǒng)的總電荷不會(huì)因帶電體的運(yùn)動(dòng)而改變。與質(zhì)量隨速度變化相比，電荷不變性是一個(gè)值得關(guān)注的重要性質(zhì)。
電荷不變性原本是一種信仰和假說(shuō)。1901年，考夫曼在測(cè)量Ra-C發(fā)射的β射線的荷質(zhì)比時(shí)發(fā)現(xiàn)，荷質(zhì)比e/m隨速度而變化。在電荷不變性假設(shè)下，他做出了質(zhì)量隨速度變化的猜想。后來(lái)，他在狹義相對(duì)論的基礎(chǔ)上推導(dǎo)出質(zhì)速關(guān)系后，利用質(zhì)速公式和電荷不變性假設(shè)解釋了荷質(zhì)比隨速度變化的事實(shí)。這相當(dāng)于證實(shí)了電荷不變性假設(shè)是正確的。
我們可以想象，如果電荷隨速度而變化，那么不同原子中電子和質(zhì)子的運(yùn)動(dòng)就有很大差異，因此不同原子會(huì)有不同的凈電荷，并非全部呈中性。然而，高精度實(shí)驗(yàn)證實(shí)所有原子都是中性的，這有力地表明電荷與運(yùn)動(dòng)速度無(wú)關(guān)。[1]
公式是
。
“電荷的不變性對(duì)于電荷的量子化性質(zhì)具有特殊的意義。如果電荷隨速度而變化，而速度又可以連續(xù)變化，這必然否定電荷是量子的結(jié)論。事實(shí)上，一切帶電基本粒子的電荷絕對(duì)值都等于e，無(wú)論它們處于什么運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。這個(gè)非常重要的事實(shí)，不僅表明了電荷的量子性，而且證明了電荷的不變性。”[1]
以上內(nèi)容就是所謂的“電荷守恒定律”。“電荷守恒定律”其實(shí)包括兩部分，一部分是電荷數(shù)守恒定律，即只要電荷不湮滅，電荷數(shù)量就保持不變。另一部分是所謂的“電荷的相對(duì)論不變性”，即電荷不隨運(yùn)動(dòng)而變化。但我們知道，根據(jù)愛(ài)因斯坦的狹義相對(duì)論，質(zhì)量是隨運(yùn)動(dòng)而變化的，所以電荷不同于質(zhì)量，與運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)。
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有人對(duì)電荷的相對(duì)論不變性提出質(zhì)疑，在《論運(yùn)動(dòng)電荷的相互作用》中文預(yù)印本系統(tǒng)物理自然科學(xué)論文第1230號(hào)，作者李東學(xué)，[2]認(rèn)為電荷量隨速度而變化，運(yùn)動(dòng)電荷與靜電荷之間的定量關(guān)系，與運(yùn)動(dòng)物體與靜止物體之間的相對(duì)論質(zhì)量關(guān)系相同。
根據(jù)狹義相對(duì)論的質(zhì)量速度公式
，m0為物體靜止時(shí)的質(zhì)量，m為物體運(yùn)動(dòng)時(shí)的質(zhì)量。由v≤c可知，質(zhì)量隨速度的增加而增大。
關(guān)于運(yùn)動(dòng)電荷相互作用的證明結(jié)論是
，Q0為帶電體靜止時(shí)所帶電荷，Q為帶電體運(yùn)動(dòng)時(shí)所帶電荷。由v≤c可知，電荷隨速度的增加而增加。
本文還解釋了上述“電荷守恒”觀點(diǎn)的幾個(gè)反例，例如為什么原子是電中性的，以及如何解釋法國(guó)科學(xué)家考夫曼（W.，1871-1947）發(fā)現(xiàn)的電荷質(zhì)量比e/m隨速度變化的事實(shí)。《論運(yùn)動(dòng)電荷的相互作用》認(rèn)為這些事實(shí)和實(shí)驗(yàn)需要重新解釋。在測(cè)量電荷質(zhì)量比的過(guò)程中使用了磁場(chǎng)的概念，這掩蓋了電荷移動(dòng)后電荷量隨速度增加的事實(shí)。
同時(shí)，論文提出平衡力是洛倫茲變換下的不變量，從理論上推導(dǎo)出電流素間相互作用的安培定律，以及電荷在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的洛倫茲力公式，解釋了電流間的相互作用來(lái)自于運(yùn)動(dòng)電荷所帶電量隨速度的變化，解釋了電流磁效應(yīng)的本質(zhì)來(lái)源。[2]
關(guān)于電荷不守恒，已經(jīng)有一些討論和實(shí)驗(yàn)，如青島大學(xué)學(xué)報(bào)-自然科學(xué)版2000年第3期發(fā)表的論文《電荷不守恒問(wèn)題的探討與研究》；1998年物理雜志上的論文《思維的慣性——電荷守恒嗎？》從量子力學(xué)的角度討論了電荷不守恒。
總結(jié)報(bào)告
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運(yùn)動(dòng)電荷不守恒有兩種觀點(diǎn)，一種是以李東學(xué)先生為代表的，他認(rèn)為電荷隨速度變化，不需要任何附加條件。也就是說(shuō)，他認(rèn)為不管是普通的機(jī)械運(yùn)動(dòng)條件還是量子態(tài)，電荷都是隨速度變化的，電荷Q不是洛倫茲變換下的不變量。他還證明了一個(gè)公式。這個(gè)理論在1997年7月完成，它的特點(diǎn)是建立了一個(gè)完整的理論。它還拋棄了磁場(chǎng)。[2]
另一種觀點(diǎn)則以倪光炯先生為代表，他認(rèn)為在高能粒子相互作用過(guò)程中，電荷守恒會(huì)被破壞。“電荷守恒在自然界中是不存在的。”給出的解釋是，這只是一種量子效應(yīng)，但沒(méi)有給出變換公式，而且倪光炯不認(rèn)為電荷在正常情況下會(huì)發(fā)生變化。換言之，倪光炯仍然認(rèn)為Q是洛倫茲變換下的不變量。這一點(diǎn)從倪光炯先生與艾小白先生的辯論文章中可以看出來(lái)。而他從未考慮過(guò)放棄磁場(chǎng)。[3]