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力线

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法拉第广义上的力线与麦克斯韦感应线同义。[1] 根据J·J·汤姆逊的观点，法拉第通常把力线作为电介质中极化粒子的链来讨论，然而有时法拉第把它们看作是有自己的存在，就像在真空中伸展一样。[2] 除了力线，J·J·汤姆逊——与麦克斯韦相似——也称它们为静电感应管，或者简称法拉第管。[2] 从20世纪的角度来看，力线是嵌入19世纪统一场论的能量联系，该场论导致了数学和实验上更复杂的概念和理论，包括麦克斯韦方程、电磁波和爱因斯坦相对论。

力线起源于迈克尔·法拉第，他的理论认为所有的现实都是由力本身构成的。他的理论预测电、光和重力有有限的传播延迟。后来的科学人物如麦克斯韦、赫兹、爱因斯坦和其他人的理论和实验数据与法拉第理论的结果一致。然而，法拉第的理论仍然是独特的。与法拉第不同，麦克斯韦和其他人(例如J·J·汤姆逊)认为光和电必须通过以太传播。在爱因斯坦的相对论中，没有以太，然而力的物理现实比法拉第的理论要弱得多。[3][4]

历史学家南希·奈塞西在她的论文《法拉第的场概念》中区分了麦克斯韦和法拉第的思想:[5]

法拉第场概念在其“最喜欢的”和最完整的形式中的具体特征是，力是一种物质，它是唯一的物质，所有的力都可以通过力线的各种运动相互转换。法拉第“最喜欢的概念”的这些特征没有被延续。麦克斯韦在他对寻找电力和磁力连续传输的数学表示的方法中，认为这些是机械以太中的应力和应变状态。这是麦克斯韦致力于解决的完全不同的信仰和问题系统的一部分。

1 法拉第的观点编辑

起初法拉第认为力线的物理现实是一种可能，然而几个学者一致认为，对法拉第来说，它们的物理现实变成了一种信念。一位学者将这一变化追溯到1838年。 另一位学者将这一信念的最终强化追溯到1852年。[6] 法拉第对磁力线和静电力线进行了实验研究，表明它们不适合远距离模型的作用。1852年，法拉第写了一篇论文《磁力线的物理特性》，研究了重力、辐射和电，以及它们与传输介质、传输传播和接收实体的可能关系。

2 麦克斯韦的观点编辑

起初，麦克斯韦在法拉第理论的数学化中采取了不可知论的方法。这可以在麦克斯韦1855年和1856年的论文《法拉第的磁力线》和《法拉第的电连续状态》中看到。在1864年的论文《电磁场的动力学理论》中，麦克斯韦把光的电磁理论的科学优先权给予法拉第和他1846年的论文《关于射线振动的思考》。[7] 麦克斯韦写道:

法拉第发现，当一条平面极化射线沿着附近的磁铁或电流产生的磁力线方向穿过透明的反磁性介质时，极化平面就会旋转。

法拉第教授在他的“射线振动的思想”中清楚地阐述了横向磁扰传播而排除正常磁扰的概念。他提出的光的电磁理论与我在这篇论文中开始发展的理论实质上是一样的，只是在1846年没有计算传播速度的数据。

3 力管编辑

麦克斯韦在表达法拉第理论数学化过程中的流体假设时，将法拉第的“力线”改为“力管”。[8] 力管(tube of force)，也称为静电感应管或场管，是移动的电力线，使其起点在正表面上描绘闭合曲线，其终点在负表面上描绘相应的闭合曲线，力线本身将生成感应管状表面。这种管子被称为“螺线管”。有一个垂直于力管的压力是电介质和磁密度乘积的一半。如果通过磁场的增长，力管向侧面或宽度方向扩展，那么电流强度的增长就会产生磁反应。然而，如果一个力管纵向移动，限制速度的阻力很小或没有。力管被传递动量和重力质量的物体吸收。力管是一组电力线。

4 磁性曲线编辑

在他研究的早期(大约1831年)，法拉第把磁铁附近的金属屑中明显连续的曲线图案称为磁性曲线。后来，他把它们称为磁力线的一个例子，或者简称为力线。[8]最终法拉第也会开始使用“磁场”这个短语。[9]

5 其他相关文件编辑

  • 法拉第，迈克尔，“对光线振动的思考”，哲学杂志，1846年5月，或实验研究，第三版，第 447
  • 法拉第，迈克尔， 实验研究， 系列19。

6 笔记编辑

  1. 1907 Encyclopædia Britannica, page 64
  2. Notes on Recent Researches in Electricity and Magnetism, Joseph John Thomson, James Clerk Maxwell, 1883
  3. Fields of Force, William Berkson, 1974
  4. Forces and Fields, Mary B. Hesse, 1961
  5. Faraday Rediscovered: Essays on the Life and Work of Michael Faraday, 1791-1867, David Gooding, Frank A. J. L. James, Stockton Press, 1985, ISBN 0-943818-91-5, ISBN 978-0-943818-91-7, 258 pages, page 183-
  6. The Origins of Field Theory, L. Pearce Williams (Cornell University), 1966, Random House, p. 88 (a) , p.124 (b)
  7. Energy, Force, and Matter, P.M. Harman, 1982, Cambridge University Press, p. 80
  8. A.T. Williams. "Sneaking Up On Einstein". Retrieved 2008-10-29.
  9. Faraday's Experimental Researches in Electricity: The First Series, Howard J. Fisher, 2004, Green Lion Press, p. 22 et al.
  10. Colin A. Russell, Michael Faraday: Physics and Faith, 2000, Oxford University Press, pp. 99-100 Chapter 9 "Electromagnetism: 'At Play in the Fields of the Lord'

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参考文献

  • [1]

    ^1907 Encyclopædia Britannica, page 64.

  • [2]

    ^Notes on Recent Researches in Electricity and Magnetism, Joseph John Thomson, James Clerk Maxwell, 1883.

  • [3]

    ^Fields of Force, William Berkson, 1974.

  • [4]

    ^Forces and Fields, Mary B. Hesse, 1961.

  • [5]

    ^Faraday Rediscovered: Essays on the Life and Work of Michael Faraday, 1791-1867, David Gooding, Frank A. J. L. James, Stockton Press, 1985, ISBN 0-943818-91-5, ISBN 978-0-943818-91-7, 258 pages, page 183-.

  • [6]

    ^Energy, Force, and Matter, P.M. Harman, 1982, Cambridge University Press, p. 80.

  • [7]

    ^A.T. Williams. "Sneaking Up On Einstein". Retrieved 2008-10-29..

  • [8]

    ^The Origins of Field Theory, L. Pearce Williams (Cornell University), 1966, Random House, p. 88 (a) , p.124 (b).

  • [9]

    ^Colin A. Russell, Michael Faraday: Physics and Faith, 2000, Oxford University Press, pp. 99-100 Chapter 9 "Electromagnetism: 'At Play in the Fields of the Lord'.

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