回到物理现象本身-真空阻抗的物理图像

文摘   2024-07-09 00:01   广东  

回到物理现象本身-物理图像

我们发现,随着科学的发展,物理学和数学逐渐变得抽象,抽象的东西更接近事物的本质,能够更精确的传达信息,但是却越来越难以理解。这种现象并非偶然,我们前面也提到过,词语语意的发展也是逐渐越来越抽象。比如格物致知的“格”最早的意思是树木的长枝条。到了“格物致知”这里,就变成“研究”的意思。“格=研究”,这种对应关系在我们脑海里是没有任何画面的。
格,木长貌。——《说文》。徐锴系传:“亦谓树高长枝为格。”

对于语言,最好回到本意去思考,树木的长枝条定义整个树木的轮廓,后来引申为标准、规范,所以格物,意思应该有从事物中把握整个轮廓,主干的意境,这样脑海瞬间就有画面感

同样的道理,对于一个抽象的物理概念,我们应该采用类似的方法去获取物理图像,去试图理解其中的画面感,这就是物理图像

真空为什么有电阻?

学过《电磁场和电磁波》的人会知道,真空的阻抗是377 Ω 。那么真空为什么么会有电阻,这个如何去理解? 

首先我们感受一下最抽象的总结:大名顶顶的麦克斯方程(Maxwell Equation)。

(翻译:上帝说:“balabala ……” 然后就有了光。)

什么是电场和磁场

电场和磁场最早是法拉第(1971年-1986年)提出的,主要描述试探电荷和小磁针在电场和磁场中的受力情况

法拉第的磁场和电场概念是非常清晰的,主要描述,电场源(电源)和试探电荷以及磁场源(磁铁)和小磁针之间的受力关系

按照牛顿力学的观点,力的概念一定一个施加力的主体,和一个被施加力的对象。这个概念是非常直观和易于理解的。

随着物理学的发展,我们逐渐将电源和试探电荷,磁场源和小磁场拿走,只剩下了单纯的力。一个地方既没有施力的主体,也没有被施力的对象,单纯的留下了力。这个就变得不好理解了

所以,回到事物本来的样子去思考,麦克斯方程中的电场强度 实际上是一种虚拟的电场源,对应着施加的力而电位移矢量 是一种虚拟的试探电荷,对应着受力后产生一段位移。 所以 ,这又回到最基本的牛顿定律了,一切都变得非常简单。同样的磁感应强度 对应施加力的磁铁 对应小磁针,对应受到力后的产生一段位移。所以  

小磁针=小环形电流

小磁针从微观上看就是环形电流,比如上图自旋的电子,就可以看成是一个小磁针,磁针南北极和电流的旋转方向对应。

真空阻抗的理解

我们可以看到,电磁波在传播的时候,电场强度可以可以看成一个虚拟电源,磁场强度可以看成一个虚拟小磁针,也就是虚拟环形电流在某一个位置的面内,虚拟电源的电压方向和虚拟电流方向一致和电路中的情况非常类似,直接对应到欧姆定律,所以真空就有了对应的电阻(真空阻抗 377欧姆)。


哲学之窗
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