真空介电常数、磁导率、万有引力常数数值关系的严格证明
2026-05-21 17:52:59
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作者张祥前交流微信18714815159

前一段时间,我和合作伙伴葛林超、赵明明发现真空介电常数ε₀、磁导率μ₀、万有引力常数G、精细结构常数a,忽略量纲,其数值满足以下关系:

G =(1/ε₀)a²/c²= a² μ₀

这是一个经验公式,一直没有得到严格证明,下面给出证明过程。

设想物体粒子o点静止,处于笛卡尔坐标系原点,由o点指向空间中的动点p【p在统一场论是空间点,我们把空间分割成许多个小块,每一个小块叫空间点】的位置矢量为R , R和z轴的夹角为θ,p绕z轴均匀旋转运动,又沿z轴以速度C直线匀速运动,合在一起点p是以圆柱状螺旋式在运动。

图片

R在xy平面上的投影为r,在z轴上的投影为h, R sinθ = r ,Rcosθ = h

将R对时间t求导数得到的速度H=dR/dt,H在xy平面上的投影为V',沿z轴的分量我们用Vz表示。

在统一场论中,圆柱状螺旋式运动的直线运动部分是光速,所以Vz = C,C是矢量光速,方向可以变化,其数量为c,c不变。

沿环绕运动圆周的切线速度我们用V表示,数量为v。

有人认为H的速度超光速了,不合理。

这里H的速度是空间点的速度,描述空间本身运动速度, 不是真实物体粒子的运动速度,是可以超光速的,类似于电磁波动中相速度。

在统一场论中,精细结构常数a = v/c, v就是这个环绕速度,c是光速。也就是速度H的两个分量的比值。

这个是精细结构常数第一性的来源。

注意,精细结构常数还可以表示为a = v/c = r/h

r是R在 xy平面上的投影,h是R在z轴上投影。

在统一场论中,o点在周围产生的引力场A就是p点在xy平面上的向心加速度:

A= - r ω²

r是p点的环绕半径,ω是环绕运动角速度,ω方向沿z轴。

o点质量方程m = r v²/G

根据矢量叉乘运算法则:

A =(ω/c)(Vz×V)

在统一场论中,圆柱状螺旋式运动中的直线运动速度Vz等于矢量光速C。

在统一场论体系下,矢量光速C就是电场:

E = C

而磁场B为:

B =V/c

或者叉乘形式

B =V'×C/c²

注意,V'和V不一样,方向垂直。V'是总速度H在xy平面上的投影,V是p点的环绕速度。

B和E满足以下关系:

B =V'×C/c²= V'×E/c²

统一场论对引力场、电磁场以上的认识是第一性原理,类似于人类第一次定义引力场,直接就把空间点加速度等于引力场,中间没有添加任何系数。

电场E其实就是空间点矢量光速C,磁场B 就是 V/c,现代物理理论中关于电场、磁场的定义式显得很复杂,只是在E与C、B与V/c之间填充了各种系数而已。

这个既有自然界客观规律的约束,也有我们人为认定的成分在里面,我们也可以用其他形式来定义电磁场和引力场公式,遵循的原则是:

不能破坏自然客观规律,

能够带入数值进去计算

公式中各个量要相互关联,

得到的公式要尽可能的简介。

几何形式要清晰明朗,

可以用不同的量纲,但是不能混乱。

现代物理学中磁场B 和电场E满足的关系

B =ε。μ₀(V'×E)

应该符合统一场论对电磁场认识的第一性原理,通过与统一场论的第一性原理B = V'×E/c²对比,可以知道:

ε。μ₀ = 1/c²

这个就解释了为什么真空介电常数、磁导率乘积的倒数就是光速的平方。

注意,以上描述的引力场、电场、磁场满足的关系是一条场线的情况下,电场是从o点笔直向外的,而磁场是围绕电场线呈现环绕状。

所以,在静止物体粒子o点周围空间均匀分布,没有哪一个方向是特殊的情况下,许多个磁场线叠加后,环绕磁场相互抵消了。这个才是静止电荷对外没有磁场效应的原因。

没有磁场和磁场效应相互抵消是有区别的。

为了证明以上三个常数满足的关系,我们列出统一场论中质量m和电荷q的定义方程:

m = r v²/G

q= 4πε₀v’²c

在质量定义方程中,r和v的取值是任意的,我们固定v的值,物体质量大小唯一由r决定。为了分析问题的方便,这里把v设定为1.

对于电荷q定义方程,我们这里限定是元电荷,元电荷明显是常数,所以,我们把速度v’取一个特征速度----极限速度光速c。

在统一场论中,电荷的量子化真正的原因就是光速不变。

所以:

q/m = 4πε₀c³G/r

Gε₀= q r/ 4πmc³

如果Gε₀= q r/4πmc³ = a²/c²

则:q t(r/t a)/4πm c = a

q t h/ 4πm h a = 1

q t h/ 4πm r = 1

注意,r /t a = C, h a = r

下面我们来解读结果q t h/ 4πm r = 1

在方程q t h = 4πm r 中,按照统一场论质量的定义,质量m是物体粒子周围空间在立体角4π内向外以圆柱状螺旋式发散的位移R的条数n.

在统一场论体系里,质量最简的第一性方程为;

半径等于1的高斯球面内光速运动空间位移的条数

m = n/4π

4πm = (4πn/4π) = n

4πm r就是物体粒子o点周围的空间流量。

在统一场论体系下,物体粒子o点周围的空间流量为4πm R,流量4πm r是从牛顿力学质量定义式m = r v²/G推导出来的,是人为规定造成的差异,当然,我们也可以用R在xy平面上投影就是r,把二者统一起来。

在方程q t h = 4πm r 中,电荷q表示周围有n条光速矢量,q t h表示在时间t内,n个空间点从粒子o点出发,以光速c走了h这么远的路程。

q t h表示的也是o点周围空间流量,所以可以和质量m表示的空间流量4πm r划等号,或者满足简单的线性正比关系。

在不考虑量纲,统一场论体系下,直接将二者划等号。

在统一场论体系下,物体粒子o点周围的空间流量为4πm R,用q t h表示,是从库仑静电场定义式q= 4πε₀r²推导出来的,是人为规定所造成的差异,当然,我们也可以用R在z轴上投影就是h,把二者统一起来。

在方程方程q t h = 4πm r 中,可以得到:

q = 4π( r/h )(m/t)

q = 4π a(m/t)

明显可以看出电荷是质量随时间变化形式,二者用π和精细结构常数a联系在一起。这个是统一场论关于电荷和质量第一性关系。

证明完毕。

这个证明的难度是:电磁场和引力场、电荷、质量的定义不是唯一的,而且有人为认定的因素,我们可以用不同的方法去定义。

假如历史上有人用不同的方法定义了电磁场、引力场、电荷、质量,我们所得到的公式可能不是今天的形式。你不能说是错误的,可能只是方便还是繁琐、好用还是不好用。

从统一场论第一性原理去证明,得到的电磁场、引力场、电荷、质量定义方程,将是最简单的形式。

 
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