科学新知：论电磁的本质篇

想象一下，如果有一天你突然发现，我们一直以来对世界的理解可能并不完全正确……这就是我在读「第五章、◇论电磁的本质篇◇」这一章时的感受。

第五章、◇论电磁的本质篇◇

一、人类认识电的历史

从有记录以来，被认为最早认识电的人是希腊学者Miletus（公元前600年），他观察用布摩擦琥珀后，会吸引如羽毛等轻小的东西。但对静电有系统的研究则是始于17世纪。1600年初英人医生William Gilbert（1540～1603）所著的书中，指出此类因两物摩擦所生的力和磁石（Lodestone）所产生的力完全不同。磁石只吸引铁类的物质，而两物摩擦所生的力会吸引各种轻小的物体。而且它也发现除了琥珀之外还有硫黄、玻璃、松脂等亦可与其他物质摩擦而生电。因此Gilbert将物质分为两类，和琥珀相似的称为“Electrica”（由希腊语Electrica或拉丁语Electrum来）及“非Electrica”两类。英人Stephen Gray（1696～1736）发现了某些物质可以由一端传电到另一端（因此由此类可导电物体的一端产生静电，则此静电可传播分布至物体各处，使该物全体都有“带电”的性质）。因此物质可分为导电的（导体）及不导电的（绝缘体）两类。当时已知除了金属外，人体亦是导体。法人Charles du Fay可说是当时深入探讨静电现象的第一人，他由众多的实验中发现，几乎所有的物质都可以摩擦生电，由此推翻了Gilbert的想法：物质可分为「可生电的」（Electrica）及「不可生电的」（非Electrica）两类。并且它更仔细地发现，所产生的电有两种，带有异种电者会互相吸引，带有同种电者会互相排斥。他称这两种电为「像琥珀所生的电」（resinous）和「像玻璃所生的电」（vitreous）。他更进一步想用「二流体学说」来说明已知的静电现象。

18世纪时西方开始探索电的种种现象。美国的科学家焕伎肆郑˙enjamin Franklin，1706～1790）认为电是一种没有重量的流体，存在于所有物体中。当物体得到比正常分量多的电就称为带正电；若少于正常分量，就被称为带负电，所谓“放电”就是正电流向负电的过程，这个理论现在已经不采用了，但是正电、负电两种名称则被保留下来，但此时期有关“电”的观念是物质上的主张。

富兰克林（1706-1790）做了多次实验，并首次提出了电流的概念，1752年，他在一个风筝实验中，将系上钥匙的风筝用金属线放到云层中，被雨淋湿的金属线将空中的闪电引到手指与钥匙之间，证明了空中的闪电与地面上的电是同一回事。

英国的Henry Cavendish（1731～1810）及法国的Charles Augustin de Coulomb（库仑）（1736～1806）对电的作用力有精密的实验而得到所谓的库仑定律。由于Cavendish没有发表任何论文，因此直到一世纪后由Maxwell将Cavendish在1771～1781年所写的实验记录发表才被人知道他的功劳。Maxwell说明Cavendish比其他人先做成功了差不多所有重要的静电实验。奠定了现在使用的静电的基本定律。

十八世纪后期，贝内特发明验电器，这种仪器一直沿用到现在，它可以近似地测量一个物体上所带的电量。库仑发明扭秤，用它来测量静电力， 推导出库仑定律， 并将这一 定律推广到磁力测量上 。 科学家使用了验电器 和扭秤后 ，使静电现象的研究工作从定性走上了定量的道路，Coulomb用巧妙而精密的方法检验了电力和“万有引力”一样，具有和距离二次方程反比的定律，对于现代的静电的认识基本完成。

然而人类对静电现象及其作用力也经过很多不同的想法，第一个想将静电现象做统一说明的是法人de Fay，他所倡导的二流体说，可说是当时较先进而成功的学说，根据二流体说，物质中本来有同量的两种vitreous及resinous流体，物体间的摩擦使其中的一种流体被剥离，而产生电的现象。在1800年，意大利的伏特（A.Voult）用铜片和锡片浸于食盐水中，并接上导线，制成了第一个电池，他提供首次的连续性的电源，堪称现代电池的元祖。1831年英国的法拉第（M. Faraday）利用磁场效应的变化，展示感应电流的产生。1851年他又提出物理电力线的概念。这是首次强调从电荷转移到电场的概念。

Benjamin Franklin（1706～1790）认为，物体普遍含有一种要素（他称为「电气火」），而如果某物体的此要素比常态多或少皆会带电，很多或很少时电的性质就不一样，Franklin并进一步用正和负电来描述它，称它为一流体说，此学说比二流体说可将电的现象说明得更为圆满。不管一流体说也好，二流体说也好，两者都把电的现象当作存在物体中某些流体及物质为起因，认为静电的各种现象是因这些流体的超距作用（Action at Distance）所致。这种想法一直持续到法拉第及Maxwell（1831～1879）的时代。

1865年、苏格兰的马克斯威尔（J. C. Maxwell）提出电磁场理论的数学式，这理论提供了位移电流的观念，磁场的变化能产生电场，而电场的变化能产生磁场。马克斯威尔预测了电磁波辐射的传播存在，而在1887年德国赫兹（H.Hertz）展示出这样的电磁波。结果马克斯威尔将电学与磁学统合成一种理论，同时亦证明光是电磁波的一种。

麦克斯韦电磁理论的发展也针对微观方面的现象做出解释，并指出电荷的分裂性而非连续性的存在，1895年罗伦兹（H.A.Lorentz）假设这些分裂性的电荷是电子（electron），而电子的作用就依麦克斯韦电磁方程式的电磁场来决定。1897年英国汤姆逊（J.J.Thomson）证实这些电子的电性是带所谓的负电性。而1898年由伟恩（W.Wien）在观察阳极射线的偏转中发现带“正电粒子”的存在。

到了19世纪，量子学说的出现，海森堡（Werner Heisenberg）所提出的“测不准原理”认为一个粒子的移动速度和位置不能被同时测得，电子不再是可数的颗粒，也不是绕着固定的轨道运行。

一九二三年，德布洛伊（Louis de Broglie）提出当微小粒子运动时，同时具有粒子性和波动性，称为“波粒二重性”，而薛定谔（Erwin Schrodinger）用数学的方法，以函数来描述电子的行为，并且用波动力学模型得到电子在空间存在的概率分布，根据海森堡测不准原理，我们无法准确地测到它的位置，但可以测得在原子核外每一点电子出现的概率。在波耳的氢原子模型中，原子在基态时的电子运动半径，就是在波动力学模型里，电子最大出现概率的位置。

（本段文字参考节选自国中理化教师手册第3册，及网络http://zhidao.baidu.com/question/14546098.html，）

二、错误的现代电学基础

1、错误的电荷观念

现代人对于电似乎都很熟悉，在日常生活中的电灯、电视、电脑、洗衣机……使用的都是电，很多人认为人类科学已经达到了人类科学顶峰很大程度的原因也是因为现代的电子技术水平已经达到了“前所未有”的高度，而此时我说现代电学对电的认识还停留在非常肤浅之上，估计会有不少人表示不理解，我之所以这样评价现代的电学是因为现在的电学基础连最基本的电荷认识都是错误的，所以才说对应的电学是肤浅的，要清楚的是“科技”的发达不等于科学的正确和高级。

那么到底什么是电？虽然电是现代科学中最重要的研究领域之一，但至今也未有一个较为详细和明确的定义，对一个要研究的东西却没有明确的定义，这是现代科学的通病，就如什么是时间？什么是质量？什么是力？什么是能量？什么是热？……一样，这种习惯已经严重影响了人类科学的进步！这可能也是在对电科技利用如此普遍的情况下，还没真正明白电的本质和电产生的机理。

现代电科学还是认为才会认为只要物体有了电子，这个物体就会表现出电的现象，认为电现象与周围空间的物质状态无关，这看法就如在科学启蒙年代认为“有热素就有热”的错误是一样肤浅的。

说到了电的形成，人们一定会想到电子，说到了电子，熟悉现代科学的人一般都会在大脑浮现出构成原子结构的“电子”，而现代科学中的“电子”是如此的小，现在一般说电子的质量是9.3×10-31千克，质子的质量是1.6726231 × 10-27 千克，电子质量大约是质子中子质量的1/1840，那么我们就知道电子如果能对宏观物体产生如此“巨大”的作用力就相当一公斤的物体能撼动十多吨以上的物体（以电子对有8个中子以上的原子核的作用类比），这种“超能力”这是不符合人观规律的。现实生活中让你想用一枚锋利的针头去移动安放在水平桌面上的豆腐一样，不管你用针多快速度去插豆腐，豆腐都是很难被针头移动的，何况人们心目中的电子质量与原子的关系比针作用于豆腐的效率还小很多呢，就算很多锋利的针穿过豆腐，也是不可能移动豆腐的（根据“科学小舟第三定律”，动压密度差才是决定作用力大小最直接的依据），而根据“世界相同论”观点，对应的微观世界也不可能出现这样的情况。

现代科学赋予“电子”具备“超距”、“超能”的能力，但正如前面的“错误的超距作用观念”章节中阐述的，世上不可能有物质基础的“超距”、“超能”作用，所以具备这种电子观念的理论必定是错误的。

2、对库伦定律的批判

自18世纪以来，库仑定律一直是电学研究的基石。定律表述了两个点电荷之间的作用力与它们的电荷量的乘积成正比，与它们之间距离的平方成反比。尽管库仑定律得到了广泛的应用，但这些正确的运用都是建立“聪明人”不断修正的基础之上的结果。

库仑定律是基于实验观察得出的物理定律，而不是基于某个理论预测。查尔斯-奥古斯特·库仑通过他的扭秤实验，首次定量地测量了两个点电荷之间的静电力，并发现了这一力与电荷量和它们之间距离的关系。他的实验结果表明：两个点电荷之间的静电力与它们的电荷量的乘积成正比。静电力与它们之间距离的平方成反比。这些发现总结成了我们现在所知的库仑定律，其数学表达式为：F=k∣q 1q 2 ∣/ r 2 其中，F 是两个点电荷之间的作用力，q 1和q 2 是它们的电荷量，r 是它们之间的距离，k 是库仑常数。

再次强调：库仑定律是基于实验结果得出的，而不是基于理论预测，它是通过实际测量和观察带电体之间的相互作用力，它是在没有正确的电学基础科学指导下归纳总结出的错误定律。

怎么说库伦定律是错误的呢？就拿我们在精确控制的实验环境中，可以观察到带电小球对不带电小球同样存在作用力，这就与库仑定律锁表达的相悖了。如果一个物体不带电，根据库仑定律公式，它不应受到带电物体静电力的作用。然而，实验中观察到的现象提示我们静电力存在的本质原因并非是库伦定律理解的这样。

我相信，不管是历史上的还是现代研究电学的必定有不少人已经发现这种公式存在不对的情况，但他们一定是选择了回避跳过的态度进行下一步的科研，把精力花在了如何聪明巧妙地去帮库伦定律圆场，而不是选择帮助人类科学纠正错误，建立一个正确的电学科学基础。

通常他们会以这样的来解释：在实验中，如果观察到带电的小球对不带电的小球存在作用力，这种力很可能不是静电力，而是由于其他物理效应引起的。以下是一些可能的效应：诱导极化（Induced Polarization）（带电小球的电场可能导致不带电小球内部电子的重新分布，产生诱导偶极子，从而在两者之间产生吸引力或排斥力）（科学小舟批：虽然理论上带电的小球可以因为不带电小球的电场而产生诱导偶极子，但这种效应通常非常微弱，并且在宏观尺度上很难观察到，如果实验中观察到显著的力，应该想到不太可能是诱导极化引起的）、范德华力（Van der Waals forces）（科学小舟批：范德华力通常在分子间起作用，对于宏观物体，尤其是在有明显电场存在的情况下，它们的影响会被其他更显著的力所掩盖。如果没有适当的控制实验来排除其他力的影响，将观察到的力归因于范德华力可能是不成熟的）、静电力的误测（科学小舟批：如果实验设计得当，设备校准准确，环境因素得到控制，那么将观察到的力完全归咎于设备误差或读数错误忽视了可能存在的其他物理效应。）、电场的非均匀性（科学小舟批：电场的非均匀性可能导致电荷分离，但这通常需要电场具有不连续性或在物体表面存在显著的不均匀性。如果没有明确的证据表明电场分布的不均匀性，这种解释不足以解释观察到的力。）、实验误差（科学小舟批：实验误差是一个常见的考虑因素，但在没有具体证据表明误差来源的情况下，将其作为解释观察到现象的主要因素是在回避对现象本身的深入理解）、其他电磁效应（科学小舟批：虽然实验环境可能复杂，但如果没有详细的测量和分析来支持其他电磁效应的存在，这种解释可能过于笼统，不能具体说明观察到的力的来源。）、表面效应（科学小舟批：小球的表面特性确实可能影响电荷的分布和力的测量，但如果没有对表面特性进行详细的表征和控制，这种解释缺乏说服力。）……还有放大招式的解释：库伦定律的电荷是理想的点电荷，不带电物体不算点电荷（科学小舟批：本身这个定律是实验总结的结果，现在竟然有提出了是理想状态的规律，自相矛盾的解释）。

通过科学小舟对这些解释批释可以看出，库伦通过实验得出库伦定律条件是不充分的。我们可以从《科学小舟新科学》的电荷的本质和相互作用机制出发，提出以下观点：

对库伦定律的总结与批判：

（1）错误的电荷本质的认识：

库仑定律基于错误的电磁理论，缺乏对电荷本质的正确认识。传统观点认为电荷之间的相互作用是一种不需要介质的超距作用，但这种理解忽略了电荷作用必须依赖于空间的介质或场。

（2）错误的电荷的超距作用假设：

库仑定律的公式虽然简洁地描述了两个点电荷之间的相互作用，但这种描述过于简化了电荷作用的复杂性。实际上电荷的相互作用是需要通过介质来传递的，库仑定律无法捕捉这种机制。

（3）错误的电荷的正负对立观念：

库仑定律将电荷分为完全对立的正负两种，这种是错误的电荷观念，并且认为它们之间的作用力是只存在同性相斥异性相吸的规律。然而，这种二元对立的电荷观念没有考虑到电荷可能存在的更复杂的性质，电荷的内部结构或电荷之间的非线性相互作用，比如两个正电荷的作用就不能单纯的依据电荷的大小来衡量。

（4）实验结果的多样性：

“科学小舟新科学”指出：实验中如采用不同的正电荷、负电荷以及中性的两物体的测试会得到不同的结果，这表明电荷之间的相互作用可能比库仑定律所描述的更为复杂。这种多样性可能指向了电荷性质的更深层次的差异，这些差异在库仑定律的经典框架下没有得到充分体现。

（5）理论的局限性与修正：

库仑定律必须进一步的修正或扩展，以包含对电荷本质更深入的理解。这可能涉及到对电磁理论的量子化，或者对电荷相互作用机制的新的物理模型的探索。宇宙的力都是统一的，电荷间的力也不例外，必然是遵守“科学小舟第三定律”的力。

结论：

纠正库仑定律的局限性不仅是对物理学理论的一次重要更新，更是对人类认识自然界的一次深刻扩展。这一过程将推动科学技术的发展，促进我们对宇宙基本规律的理解，为未来的科学探索和技术创新奠定坚实的基础。

3、对库伦定律的修正

上一小节已经分析了库伦定律是错误的定律，但如果是假设库伦当年设计这样一个定律的目的是想对带电物体在电场中的受力度量，而不是仅研究两个点电荷间的作用力的角度看，科学小舟表示可从最大程度的理解，毕竟那是一个经验主义科学的年代。但哪怕库伦定律的设计目的是一个点电荷在另外一个点电荷产生的电场下受力的情况（要注意的是一个点电荷就可以产生电场，就可以对任何一个点电荷甚至中性物体产生作用力），也不应该出现简单的两个点电荷的乘积，所以作为电学基础的库伦定律必须修正。

科学小舟通过类比思维进行修正：把库伦定律的其中一个点电荷类比为物体的质量，另外一个点电荷产生的电场类比为天体的引力场，那么一个点电荷处于电场中的受力就相当于一个单位质量的物体处在引力场中的受力情况。引用“科学小舟引力场方程式”：

F=εm ）Z0

（1）对库伦定律则修正：

F=εQ ）Z0 (Q为点电荷电量，Z0 为电场场强)

（2）修正电荷单位的定义：若点电荷在单位场强中受到的力为1牛顿，则此点电荷的电量为1“修正库伦”。我们可以看出，对库伦力的度量必须是电荷处在电场中，那么定义电荷之前必须先定义“电场强度”，而并不是反之。

（3）修正“电场强度”的定义：将在距离电量为“1库伦”的点电荷1单位距离（如1米）处所产生的电场强度定义为“1单位电场场强”。或者：若“1库伦”的点电荷在电场中受到的作用力为1牛顿，那么点电荷所处的位置的场强为1单位场强。

这两个定义似乎存在了循环定义的嫌疑，但正如前面所说的，一切科学都不能离开参照，就如质量1kg的定义也一样，只有确定了其中一个定义，其它定义才有存在的意义。关于电场强度的两个定义，就看人们喜欢先定义电荷单位还是喜欢电场强度单位，效果和本质都是一样的。

4、对高斯定理观电场版念的修正

高斯定律是由德国数学家和物理学家卡尔·弗里德里希·高斯（Carl Friedrich Gauss）在19世纪初期提出的。高斯定律的背景设定在经典电磁理论的框架内，特别是电场理论。在电磁学的发展过程中，人们逐渐认识到电荷之间的作用力可以通过电场来描述。相对库伦定律的电荷受力观念，这是一个不小的进步，但还是存在很大的不足。高斯定律的数学表达式是：

ΦE = Q/ε0 或 ∮SE dA = Q/ε0

（其中，ΦE是通过闭合曲面的电通量，Q是闭合曲面内包含的总电荷量，ε0是真空电容率。）

高斯定律存在的问题：

（1）缺乏对电荷和电场强度的明确定义，具有错误的电荷和电场观念，认为存在正负电荷属性的粒子，认为电场是因为正负电荷作用的结果；科学小舟注：世上不存在带正负电荷属性的带电物体，电场是电子动量密度存在差异的空间，电荷是电子动量密度存在差异产生的力的现象。

（2）不明确公式中的物理意义，用现象形式作为本质实体强行运算，比如什么叫电场通过闭合曲面S的总通量？我们根据电场的定义可知，其实电场总通量就是单位面积内的点电荷受力的总量，并非有什么“通过的电场总量”这一新的物理量，本质还是受力，这里存在有意或无意地误导他人的嫌疑；科学小舟注：电场强度就是电场空间的动量密度梯度，而非有什么“通过的电场总量”。

（3）高斯定律是一个定义性的定律，即用人为的规定场强与电荷量的关系来定义什么叫场强，什么叫电荷量，并非是什么创新的理论，并没有什么高深的道理，但需要明确指出这是定义；F=QE 的成立，完全是因为定义了才有它们存在的关系。为了方便科学研究进行定义概念，这都没什么问题，但因为高斯对电场和磁场本质存在严重的误解，科学小舟注：电场就是力场的一种，在前面的“力的大统一”章节中已经指出，力场的本质就是存在动量压密度分布不均衡的空间，必须是空间存在诸多的电电荷才存在的电荷，而高斯定律中的点电荷作为电场的定义公式，所以这是个错误的定义公式。存在一个重大错觉或者误导：高斯定律会给人以为电场是公式中的“电荷”产生的，但实际并不是。公式的中的电荷电量是指处在某电场中的电荷电量，它并不是产生电场的原因，而是电场中的受力物体，如果所处的空间没有了电场，电荷虽然还是原来的电荷，高斯定律的公式中场强和电荷的关系就不存在了，虽然后来灵活又聪明人在运用此公式时善于拼凑和修正而“正确”运用，但这种对电场认识错误的公式严重干扰阻碍了电磁学的进步。公式错误原因的类比：处在重力引力场中的有质量的物体，重力与质量的关系G=mg，这是有了引力场，质量m的物体才有了重量G。质量在引力场受力与电荷在电场受力是可类比的，引力场的场强大小是与质量无关。同样的，电场的场强是与电荷电量的大小无关的。而高斯定律会被人以为电场的场强与处于电场中的点电荷有关。高斯定律的作用相当于重力公式G=mg 但不少的人却对电场的本质理解出现了错误包括高斯。

（4）高斯定律具有浓厚的经验主义线性思维色彩的科学，比如设定了个“真空电容率ε0”，这个系数是需要实验来检测的，存在很多不确定性因素。正如在前面“科学小舟引力场定律”章节中所说，根据力场的特性，在一个变化的力场中是不存在一个不变的常数的，场强与电荷量的关系肯定是非线性关系，而高斯定律设置了一个常数，说明了以高斯为代表的现代电学对力场的认识存在很大的问题，应该给予修正。

对高斯定律电场版的完善和修正：

（1）对电荷电量和电场强度的明确定义：

“电荷电量”的定义：

若点电荷在1单位场强中受到的力为1牛顿，则此点电荷的电量为1“修正库伦”。定义公式：Q=F/Q

“电场强度”的定义：

若“1修正库伦”的点电荷在电场中受到的作用力为1牛顿，那么点电荷所处的位置电场强度为1单位场强。定义公式E=F/Q

或者：在距离电量为“1修正库伦”的点电荷1单位距离（如1米）处所产生的电场强度定义为“1单位电场场强”。E=F(x，Q）（X=1米，Q=1修正库伦）

明确电场通量的含义： 高斯定律的本质公式就是 ΦE=∫s F（x，y）dS 即说明高斯定律的电场通量本质就是电场中单位受力面积上所有电荷受到电场力的大小。本质就是力。

（2）建立非线性的正比关系：

如果高斯定律的形式是ΦE=ε0 Q，具有常数ε0那么说明这个电场是均匀电场，是特殊情况，所以高斯定律不是普适定律。而大多数情况的电场是非均匀场，这样的场具有改变的系数。在实际应用中，确定两个变量之间的确切非线性关系通常需要通过实验数据来拟合。

（3）关于电场强度和电荷电量的关系还应发展更深入的理论加以代替。

以上电荷在电场的受力情况可以运用“科学小舟第三定律”、“科学小舟力场定律”和“科学小舟万物受力总公式”相关知识加以解决，在此指出高斯定律存在的问题并进行完善，目的是为了能让“科学小舟新科学”能够更好的与旧科学衔接。

科学小舟电场的本质定义：电场强度就是某空间置入1单位电荷在其周围能产生的动量压密度差异的大小。∇⋅E=∇⋅Z/Q （E为电场强度、Z为空间动压密度、Q为电荷量）

5、对高斯定律磁场观念的批判

高斯磁通量定律作为现在的电磁学中的一个基本定律，它似乎是描述了磁场线闭合的性质，即磁场线没有起点也没有终点，它在数学上可以表述为：Φ=∮S B·d A=0 其中：∮S表示对闭合曲面S进行曲面积分。B 是磁感应强度（磁场），Φ 是磁通量，单位是韦伯（Wb），1 Wb = 1 T·m²，dA 是闭合曲面上的微小面元向量，高斯试图用这个公式表达：磁场线是闭合的，没有起点或终点，世上不存在磁单极子。

高斯定律磁通量版是高斯等科学家不懂磁场本质想当然地建立的一个数学公式，看似为物理科学作出了重大贡献，其实对电磁学不但没有起到作用，而且造成了人们对磁场本质认识的混乱。“科学小舟新科学”处于这个科技发达但基础科学不完善的年代，真的好难，既要表达正确的科学知识，又要分析旧有理论的错误之处，还要猜想以前的科学家创造错误理论的动机是什么，这样才能进行针对性的纠错。现代物理的现状是无处不存在这样的通病，科学小舟对此类错误的纠正任重而道远。

高斯的封闭曲面磁通量为零的观念错在哪里呢？

（1）高斯并不清楚公式中包含的各个物理参量代表的物理含义（定义），这种治学不严谨的态度值得批判。首先什么是磁通量？ 高斯（后人补充）认为磁通量是描述“磁场线”穿过某个面积的量度。什么是磁场线穿过？有时候他们又会把磁场线穿过描述为磁场穿过。同样的疑问，什么是磁场穿过？后面有纯公式补充定义磁通量为磁场强度 B 与空间某面积 A 的矢量积的标量形式，即：Φ=∫B⋅dA 。其中：B 是磁场强度，单位是特斯拉（T）。dA 是面积元素的向量，其方向垂直于面积，单位是平方米（m 2） 。根据定义公式可以知，磁通量Φ（单位是韦伯Wb），1 Wb = 1 T·m²。而公式中磁通量Φ是以磁感强度B来表达的，那么什么是磁感强度？磁感应强度（磁场）B 最原始定义通过公认的“国际单位制（SI）”（磁感应强度的单位是特斯拉（Tesla，T），特斯拉定义为1牛顿/（安培·米），即当垂直于磁场方向放置的1米长的导线，通入1安培的电流，如果受到的磁场力为1牛顿，则该处的磁感应强度为1特斯拉。数学表达为：B =F/Idl。1T=1（N/A⋅m））可看出“磁感应强度”是指：“1单位电流、1单位长度的理想导线受到的力的大小”，那么合理推断“磁通量”就是“1平方面积的理想导线电流为1单位时受到的力”。可见磁通量的本质还是力。

看到这里，你或者会觉得很突兀，受力要怎么才能算穿透封闭的曲面呢？但事实上原高斯定律对磁通量的解释“磁通量是磁场通过某面积的量”更加不知所谓。科学小舟在此只不过帮高斯和现代电磁科学对“磁通量”和“磁场强度”作出明确定义而已，这里的磁通量穿过某封闭曲面的含义就是在这曲面上铺满导线有电流时受力的总和。

（2）高斯可能对磁力线现象存在误解，当年可能是因为看到极性物体（比如磁铁）的磁力线总是N极连S极“首尾相连”，所以他认为磁力线就是磁力，磁力线相连就是磁力相连，认为磁力的传递也是首尾相连，“没有开始也没有结束”，然后又无端端地将“磁通量”跟磁力线联系起来，创造了∮S B·d A=0 这个错误的定律。

（3）在此我们以最大的包容性来去理解高斯创造这个等式的动机吧，高斯认为穿过封闭的曲面磁通量为零，是想说明在曲面空间包含的磁场的受力处处相等，但很可惜的是，非均匀磁场比如极性物体的磁场（地球磁场），这个就是不对的，地球磁场的大多数空间∮S B·d A≠0，如果是∮S B·d A=0，那么说明这个磁场必须是均匀磁场，高斯定律磁通量版是个特殊情况适应的定律，这或者是因为高斯完全不懂磁通量的本质含义导致的错误。

（4）最后要指出高斯可能是因为“没有磁单极子”，所以认为∮S B·d A=0，这是高斯缺乏对极性力场规律认识的原因造成的，其实没有“没有磁单极”只适用于“极性物体”的情况，因为所有极性物体的一端极性漩涡会影响另外一端的极性漩涡，极性物体保持相同的旋转方向从而必须造成了极性物体的磁场必须同时具有N、S极的假象。

“没有磁单极子”只适合“极性物体”磁场的规律，但在普通磁场中，“磁单极现象”无处不在，比如小的现象有磁铁条一端吸住铁板，另外一端就是磁单极，大的现象有太阳表面许许多多的磁单极表面，磁单极造成太阳发光的原因。而我知道在对高斯定律的理解中，高斯等科学家不但是认为世上不存在磁单极子，而且是在认为不存在“磁单极”这一现象，这是对磁的本质认识不清，从而影响了后续很多相关的理论的正确性。

总结：1、高斯将真正的磁力线（磁子在磁场受力运动方向，与电场线类似）与小磁针方向线（现在的所谓磁力线）混淆了；2、高斯分不清极性磁场和普通磁场的区别，以为极性磁场没有“磁单极”就认为所有的磁场没有“磁单极”。所有才有高斯定律磁通版的建立。

6、安培环路定律和法拉第电磁感应定律的演化和批判

安培和法拉第最初对他们的电磁感应定律的表述是定性的，而不是后来的定量的数学公式。以下是他们最初的表述：

（1）安培环路定律的问题：

安培通过实验发现，当两根平行的通电导线相互靠近时，它们之间会产生吸引或排斥的力，这取决于它们的电流方向是相同还是相反。安培最初提出了一个较为定性的关系，即长直导线周围的磁场强度与导线中的电流成正比，与导线的距离成反比。即安培环路定律的原始表述可能会是这样的：“两个电流之间的相互作用力与它们的电流大小成正比，与它们之间的距离成反比”。在2019年之前，电流大小单位“安培”的定义是基于这一个相同的特定的电线与磁场的物理实验作出的，具体来说，原始的安培电流单位的定义是这样的：有两根无限长、平行、圆形横截面面积无限小距离为1米的通电导线，如果它们之间产生的磁场力是 2×10−7牛顿/每米，那么这两根导线的电流大小就为“1安培”。安培的原始定义公式为：A=F/Ld（F为长度为L的两导线的受力大小，d为两导线的距离）。大家有没有发现什么问题？电流的概念是由电线产生的磁场力定义的，而安培环路定律却是描述磁场强度与电流关系的的定律，谁是母鸡谁是蛋？在2019年，国际单位制（SI）进行了重新定义，似乎人类科学进步了，此时电流的单位“安培”被定义为：（1）基于基本电荷 e 的值，即电子的电荷量，大约是 1.602176634×10−19库仑（C）；（2）1安培的电流定义为每秒通过导体横截面的电荷量等于 1.602176634×10−19。可见在国际单位制中引入了新的单位库伦来参与电流安培的定义，而什么是“库伦”呢？库伦在国际单位制（SI）中被定义为“安培秒”，即1库仑定义为1安培电流在1秒内通过导体横截面的电荷量。换句话说，如果1安培的电流流过1秒，那么通过的电荷量就是1库仑。这不就是说库伦的定义是建立在电流安培的基础之上吗？！到底是安培定义库伦还是库伦定义安培?呜呼！科学小舟认为，具有循环概念的定律是“绝对正确的”，但这些建立在半空之中没有基础的科学建筑必定是走不远的，高斯定律电场版也是这个情况。这是人类电磁科学的现状吗？！

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—— 本文灵感来源于《科学小舟新科学》2024版 ——