8.磁单极子的存在性问题

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1、8、磁单极子的存在性问题《自然杂志》19卷4期的'探索物理学难题的科学意义'的97个悬而未决的难题：93.自然界手征不对称起源的关键是什么？69.磁单极是否存在？关于科学美的层次和分类，哈奇森认为，科学家感知的美的对象分别处于抽象程度不断增加的三个层次中。位于最低层次上的对象是构成科学题材的那些实体和现象，例如星星在夜空中以高度的多样性中的一致性排列。第二个捕彖层次上的对彖是口然定律，它在现彖中不能直接看到，但是在理论捉出的模型或阐明中变为明显的对彖。第三个是数学定理和科学理论本身。在这里，他实际上区分了现象美和理论美

2、。杨振宁建议，存在三种美：现象Z美，理论描述Z美，理论结构Z美。当然，像所有这一类讨论一样，它们Z问没有截然明确的分界线，它们之间有重叠，还有一些美的发展，人们发现很难把它们归入哪一类。科学美主耍体现在实验美、理论美和数学美三个方而。实验美包括实验现彖Z美、实验设计Z美、实验方法之美、实验结果Z美。理论美分为描述美、结构美和公式美。数学美包括理论的数学表达的质朴美、和谐美和涵盖美。引用一下迪昂对于结构美的描绘：秩序无论在那里统治，随Z都带來美。理论不仅使它描述的物理学定律更容易把握、更方便、更有用，而且也更美。追随一个

3、伟大的物理学理论行进，看看它宏伟地展现了它从初始假设出发的规则的演绎，看看它的推论描述了众多的实验定律直至最小的细节，人们不能不被这样的结构2美而陶醉，不能不敏锐地感到这样的人的心智的创造物是真正的艺术品。电磁一元论的历史比较短,H.C.Oersted先生在1820年7月21日发表了《关于磁针上电碰撞效应的实验h1864年J.C.Maxwel1先生发表了《电磁场的动力学理论》，为确立电磁一元论的统治地位奠定了理论基础。1892年H.A.Lorentz先牛:发表了^Maxwell电磁学理论及其对运动物体的应用》一文，创立

4、了电子论的基础。J.J.Thomson先生在1892年测定了电子的荷质比,证实了Lorentz先生的电子假说。1927年G.E.Uhlenbeck先生和S.Goudsmit先生发现了电子自旋,随即磁本质被诠释为电子自旋。1928年P.A.M.Dirac先牛创立了相对论性量子力学，同年W.Heisenberg先牛以1927年Heithler先牛:和London先工提出的电子波交换作用能为出发点创建局域电子自发磁化理论模型。1936年F.Bloch先生开创了口旋波理论。1951年C.Herring等人提出了无规近似方法，创

5、立了RPA理论。1973年T.Moriga等捉出了比RPA理论更进一步的自洽的重整化的SCR理论。至此，电磁一元论取得了绝对优势的统治地位。电磁二元论要比电磁--元论源远流长。早在1780年C.A.Coulomb先生就断言电与磁是完全不同的实体，并在1787年的《论电和磁》的论文中发表了静磁作用和静电作用两个形式相同的数学定律。阳电磁二冗论关于磁荷模型历来存在两种针锋相对的观点。第一种是磁单极了（北磁了或南磁了）模型，由Coulomb先生于1787年正式提出來。但是，由于这种模型不能解答为何一个条形磁棒不论碎成多少段，

6、每一段均还能保持南北两极，便被他抛弃了，转而选择了磁偶极子模型。1843年W.E.Wcber先住发表《单极感应和磁流体存在假说》一文。1931年Dirac先生捉岀了磁单极子的量子假说。1974年以來发展起来的M理论，再次预言了磁单极子的存在性。1982年5月，BlasCabrera先生宣布他用20cm直径的超导线圈和超导量了干涉仪组成的磁强针发现了一个町能的磁单极了的事例。这一事件促使TBM实验小组，神户人学实验小组，Tokyo,Bologna和Kamioka等实验小组做了人最相同和相似的观测实验，最终一概否定了Cab

7、rera等人的实验结果。第二种则是磁偶极子（磁双极子或最小磁针）模型，也是由Coulomb先生于1787年提HU尤其是1961年B.Deaver和W.Fairbank这两位先生在纯锡管状样品的冻结磁通的实验中发现了量了化的磁通量——即磁通量了①°。促使笔者认为①。正是磁偶极了模型的基元，我们称它为“磁子”——即最小磁针或最小磁荷，并认为只有建立在这种最小磁偶极子基础上的一切相关的唯象的或量子的理论，才是正确的磁-电学理论。实验上确认的量子化的磁通量①。的存在性，宣告了电磁二元论的真实性和正确性的同时，也宣判了磁单极子假

8、想模型的死刑！Coulomb先生1787年提出的真空中宏观的电相互作用定律和磁相互作用定律分别为F严亠进（1）4亦0r[,2对于任何一对各携带一个基本电荷e且相距一定距离厂的粒了，根据（1）式，令ql=q2=ef我们可得电相互作用能为we=—?——（3）4码r类似地，对于任何一对各携带一个基木磁荷①。且相距一定距离厂的粒子，根据（