寻找磁单极子的另一种观点00
磁单极子如果存在对电磁理论的影响
普物2调研报告：磁单极子（如果存在）对电磁理论的影响首先，磁单极子在现有的理论上是完全能够存在的，并且是应该存在的。
有以下三点依据：1、电与磁的对称性要求磁单极子存在在经典电磁理论中，电与磁并不处于完全等价的地位，这让很多物理学家很不满意，因此试图找出磁单极子让电磁完全对称，保证物理学世界的“对称美”；（本人认为这条依据比较扯淡）；2、狄拉克的假说狄拉克在分析了量子系统波函数相位的不确定性后，指出理论允许磁单极子的单独存在，认为磁荷量和电荷量的关系为qghc =n2,(n=1,2,3…),指出g是量子化的，由此解释了q的量子化；3、大统一理论允许存在磁单极子大爆炸宇宙中，由于宇宙的不断降温，对称性降低，会使几何结构带来一系列拓补性的缺陷，这缺陷结构使得磁单极子产生成为可能，并且丰度还很大，达到了质子丰度的级别。
研究、寻找现状：1、人们对地球上及宇宙中的各种物质采样分析，试图寻找磁单极子存在的痕迹；但80多年了一无所获；2、根据磁单极子理论，由于μ0与ε0相差达五个数量级，因而认为磁单极子结合会非常紧密，因此科学家运用高能加速器进行轰击试图寻找到磁单极子，但仍是没有发现；1、3、1975年美国加州大学的高空气球实验和1982年美国斯坦福大学的超导线圈实验均观测到了与磁单极子存在相符的实验现象，但是自此以后类似的实验就未能再被重复。
磁单极子存在对电磁理论的影响：我认为，其对电磁理论的影响有以下几个方面：1、若磁单极子存在，由于运动电荷能产生磁场，那么相应的，运动磁荷也会能产生电场。
总所周知，电荷的运动产生电流，那么正负磁荷的运动也能产生“磁流”，并可能会在某种导线上传导，此时，会产生“磁流的电效应”，即磁流周围产生电场，这就会有磁流的毕-萨-拉定律，可以计算磁流导线周围的电场强度；2、由于正负电荷是分开的，电场线是不闭合的，因此有电荷存在的静电场是有源场，即∫∫E•d S=Σq/ε0,不等于0；若是存在磁单极子，那么正负磁荷也是分开的，磁场线也是不闭合的，因此静磁场也是有源场，∫∫B•d S也不为0；3、由于静电场中电场强度的环量为0，因此静电场是无旋场；而静磁场是有旋场。
第四节 磁电荷观点
第四节磁电荷观点、永磁体人类发现磁现象要早于发现电现象。
最早发现磁现象就是从磁铁开始的，磁铁有N、S两极，它们同号相斥、异号相吸，于是人们假定，在一根磁棒的两极上有一种叫做“磁荷”的东西，N极上的叫正磁荷，S极上的叫负磁荷，同号磁荷相斥，异号磁荷相吸。
后来发现的电现象也有类似情况，电荷也有正、负两种，它们也是同号相斥、异号相吸。
今天，关于磁起源的电流观点因其能够完满地解释各种实验现象，而得到了公认。
而解释磁性的磁荷观点，却由于一直找不到磁单极，渐为人们淡忘。
其实，用磁荷观点建立起的一套理论，与电学理论具有更明显的对称性，磁荷理论阐述的一系列定理、定律和公式，以及用它们所做的问题计算，不仅同样有效，而且有时更为简洁和便于记忆，其根本原因就是，虽然至今没有发现磁单极，但磁偶极子却的确存在，只不过它太难以分解成单个的磁极。
磁偶极子实际就是一个小圆电流的等效模型，“电流说、磁荷说”两种观点的理论正是通过“小电流环——磁偶极子”这个两重性的模型联系起来。
下面通过与电学的对比，简要介绍磁荷观点及由它所建立的磁学理论。
一、磁库仑定律1．点磁荷电学中有点电荷模型，按磁荷观点建立的磁学中有点磁极模型。
同点电荷一样，点磁荷也是“自身的几何线度远小于它与场点之间距离”的磁体。
一根细长磁针两端的磁荷就可以看作是点磁荷。
在早期的理论中，磁荷与电荷完全对称。
电学中有电偶极子模型，例如电介质极化的分子就是正负电荷组成的电偶极子；而磁学中同样有磁偶极子模型，例如磁介质磁化的分子就可以看成由正负磁荷组成的磁偶极子，并在此基础上人们建立起一了整套的磁化理论。
由于磁荷与电荷的相似性，因而在磁偶极子基础上建立的“介质磁化的理论”（简称“磁荷说”）就应该与在电偶极子基础上建立的“介质极化的理论”相对称。
在“电流说”中用B（磁感库强度）和H（磁场强度）两个矢量来描述有介质时的磁场，B是基本场量，而H是辅助量；在“磁荷说”中，用B（磁感库强度）和H（磁场强度）两个矢量来描述有介质时的磁场，但H成了基本场量，而B却成为辅助量。
磁单极子
高能加速器是科学家实现寻找磁单极 子美好理想的另一种重要手段. 子美好理想的另一种重要手段.科学 家利用高能加速器加速核子(例如质 家利用高能加速器加速核子 例如质 子),以之冲击原子核,希望这样能够 ,以之冲击原子核, 使理论中的紧密结合的正负磁单极子 分离,以求找到磁单极子. 分离,以求找到磁单极子.美国的科 学家利用同步回旋加速器, 学家利用同步回旋加速器,多次用高 能质子与轻原子核碰撞, 能质子与轻原子核碰撞,但是也没有 发现有磁单极子产生的迹象. 发现有磁单极子产生的迹象.这样的 实验已经做了很多次,得到的都是否 实验已经做了很多次, 定的结果. 定的结果.
数十年来,科学家一直在寻找磁单极子: 一种不同于传统磁体的粒子,只具有北极... 磁单极子居然现身了.看来物理课本又要改 了~
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1982年,美国物理学家凯布雷拉宣布,在他的实 年 美国物理学家凯布雷拉宣布, 凯布雷拉宣布 验仪器中发现了一个磁单极子. 验仪器中发现了一个磁单极子.他采用一种称为 超导量子干涉式磁强计的仪器, 超导量子干涉式磁强计的仪器,在实验室中进行 天的实验观察记录, 了151天的实验观察记录,经过周密分析,实验 天的实验观察记录 经过周密分析, 所得的数据与磁单极子理论所提出的磁场单极子 产生的条件基本吻合, 产生的条件基本吻合,因此他认为这是磁单极子 穿过了仪器中的超导线圈. 穿过了仪器中的超导线圈.不过由于以后没有重 复观察到类似于那次实验中所观察到的现象, 复观察到类似于那次实验中所观察到的现象,所 以这一事例还不能确证磁单极子的存在. 以这一事例还不能确证磁单极子的存在.
此次,德国亥姆霍兹联合会研究中心的乔纳 森莫里斯和阿兰坦南特在柏林研究反应堆中 进行了一次中子散射实验.他们研究的材料是 一种钛酸镝单晶体,这种材料可结晶成相当显 著的几何形状,也被称为烧录石晶格.在中子 散射的帮助下,研究人员证实材料内部的磁矩 已重新组织成所谓的"自旋式意大利面条", 此名得自于偶极子本身的次序.如此一个可控 的管(弦)网络就可通过磁通量的传输得以形 成,这些弦可通过与自身携带磁矩的中子进行 反应观察到,于是中子就可作为逆表示的弦进 行散射.
磁单极存在的天文观测证据和它在天体物理学的重大作用―磁
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(b 10 102 )
(爆发瞬间)
超新星爆发以后
超新星爆发瞬间，天体核心物质密度接近或超过原子核密度，聚集 在核心中的磁单极催化核子衰变反应产生的RC光度及其辐射压非常 巨大, 使得包括星体核心在内的整个星体物质(处于高温等离子体状 态)向外抛射。核心区域的磁单极通过电磁相互作用也随着等离子体 物质向外抛射。星体核心区域物质密度急剧下降，核心区磁单数目 也下降，因此RC光度及其辐射压強将会大幅度降低。此后那些抛射 速度低于逃逸速度的物质(包括一些磁单极)开始向星体中心回落。 它使得星体中心的物质密度再次较快地增长。星体核心内的磁单极 仍然持续不断地催化核子衰变产生RC光度和相应的辐射压, 抗拒着 (c) 2 回落物质的坍缩。由于RC光度 Lm s (nB ) , 中心物质密度不仅 不可能趋向于无穷大，而且将会远远低于核密度(否则将出现再次爆 发。残留的星体最后终于会达到某种稳定的平衡状态:它内部核心磁 单极催化核子衰变产生RC光度必定远远低于这个残留星体的 Eddington光度。
II.磁单极存在的天文观测证椐
问题(1983年) ：如果粒子物理学中有关磁单极的观念及其RC效应 是正确的，它会对天体物理学带来什么重要的作用?它们会产生 哪些重要的观测效应? 利用磁单极催化核子衰变反应作为能源, 1985年我们提出了<含磁 单极的超巨质量恒星－类星体与活动星系核模型> ( 替代黑洞模型 )。 星系核心的超巨质量天体在其周围附近区域的引力效应类似于黑洞 . 含有足够数量磁单极的超巨质量天体既无黑洞视界面、也无中 心奇异性, 这是由于磁单极催化核子衰变反应的速率正比于物质 密度的平方.衰变出来的轻子与光子向外发射, 因此中心密度不 可能趋向无穷大.结合粒子物理学中的RC效应,避免了经典广义相 对论的黑洞理论呈现的中心奇异性问题. 2001年，我们的有关论文（ Peng & Chou, 2001, ApJL)明确地提出了 五个主要理论预言。其中三个定量预言被后来的天文观测证实。
如果存在磁单极子则麦克斯韦方程组中需要改写的式子是高斯定律磁场的高斯定律
如果存在磁单极子则麦克斯韦方程组中需要改写的式子是高斯定律磁场的高斯定律如果存在磁单极子，麦克斯韦方程组中需要改写的式子是“磁场的高斯定律”。
在传统的麦克斯韦方程组中，磁场的高斯定律是一个零值方程，即磁场无法产生磁荷，只能由电流产生。
然而，如果存在磁单极子，磁场中就会存在类似电荷的磁荷。
麦克斯韦方程组是描述电磁现象的一组非常重要的物理方程。
它由四个方程组成，分别是高斯定律、磁场的高斯定律、法拉第电磁感应定律和安培定律。
这四个方程描述了电磁场的产生、传播和相互作用的规律。
麦克斯韦方程组中的磁场的高斯定律表示为：∇·B=0其中，∇·B表示磁感应强度B的散度。
这个方程表明，在传统的麦克斯韦方程组中，磁场B的散度为零，即磁场无法产生磁荷。
然而，根据磁单极子的存在假设，磁场中存在磁荷，这就意味着磁场的散度应该不为零。
因此，磁场的高斯定律需要进行修改，以适应磁单极子的存在。
在改写磁场的高斯定律之前，我们首先需要介绍磁单极子的概念。
磁单极子是一种假想的粒子，它只有一个磁荷，并且不存在磁荷的N极和S极的对应关系，而且没有发现它的存在迹象。
磁单极子的存在是基于对麦克斯韦方程组中的对称性破缺的考虑。
磁单极子的存在意味着磁场中存在类似电荷的磁荷，这就需要改写磁场的高斯定律。
假设磁场的磁感应强度B的散度为一个非零值ρ_m，那么磁场的高斯定律可以表示为：∇·B=ρ_m其中，ρ_m表示单位体积内的磁荷密度。
在这个改写后的磁场的高斯定律中，磁场的散度不再为零，而是和磁荷密度有关。
这表示磁场中存在磁单极子，并且磁单极子的存在会对磁场产生影响。
当我们考虑磁单极子存在时，麦克斯韦方程组的其他三个方程仍然保持不变。
这三个方程是高斯定律、法拉第电磁感应定律和安培定律。
它们描述了电荷和电流对电磁场的产生和相互作用。
总结起来，如果存在磁单极子，麦克斯韦方程组中需要改写的式子是磁场的高斯定律。
在传统的麦克斯韦方程组中，磁场的散度为零，即磁场无法产生磁荷。
磁单极的若干方面研究
磁单极的若干方面研究磁单极子既磁铁的单独N极或S极,也即自由磁荷。
对于磁铁它的磁极总是成对出现的,无论我们怎样分割它总是存在两个磁极,直到无限小。
1931年英国著名的物理学家、量子力学的创始人之一狄拉克首先从理论上预言了磁单极的存在。
这个预言引起了科学家极大的兴趣,从而开创了磁单极研究的新的时代。
这种物质的存在性到目前为止还是个谜,人们在实验中还没有发现以基本粒子形式存在的磁单极,但是人们从理论上对磁单极作了各种详尽的探讨。
1 磁单极子的特性(1)质量大。
在真空磁场中,磁单极子的能量增加率为:2.06×104(g/go)ev/G.cm两个磁荷相等磁单极的相互作用能为≈5000WE(为两个点电荷的相互作用能),在麦克斯韦理论中,电子的质量类似地,可以根据磁单极子的相互作用能估计磁单极子的质量,最小的磁单极子的质量mg=5000me这样表明磁单极子的质量是很大的。
磁单极子的质量是质子质量的1016倍,达到20毫微克。
如果我们用加速器来产生磁单极子,它们就会成对出现,一个是正的,另一个是负的。
到目前为止,加速器的能量远小于上述能量,故不可能在加速器中找到磁单极子。
(2)具有极强的游离能力。
在较高速下,其游离能力是电子的18000倍,在低速下更大。
所以磁单极子在通过物质时,将迅速损失能量。
如通过乳胶时,会留下一条径迹。
(3)非常稳定。
因磁单极子强度守恒,它不会自行消灭。
若要湮灭,一定存在大小相等符号相反的另一磁单极子,并与其发生作用,同时释放出某种形式的能力。
(4)在磁场中加速。
H=103Oe( ),则磁单极子在磁场中每前进一厘米,将得到41兆电子伏特的能量。
(5)被抗磁质所排斥,被顺磁质所吸引。
如把磁单极子嵌进抗磁质石墨中,需要作功十分之几电子伏特,而把它从顺磁质如铬的晶体中拉出需要作功几十电子伏特。
2 研究磁单极的重大意义(1)如果确实探测到磁单极子,那么带相反极性的北单极子和南单极子就恰好与带正负电荷的质子和电子相对应。
物理学中的世界级难题与未解之谜
物理学中的世界级难题与未解之谜彭亚峰pengyf5@2016年12月15日于北京一.世界级难题当今物理学中存在不少的问题，有些问题非常难以解决而成为世界级难题。
有的难题已经历经了三百多年；有的难题在众多科学家的努力下也一筹莫展；有的难题在计算机的辅助运算下也未能破解。
划分世界级难题的依据是什么？1900年，数学家希尔伯特曾经提出了数学上的23个难题。
物理学中的世界级难题却没有像数学中的23个难题那样有着统一的标准内容。
这样就有必要提出一个划分标准。
如果一个问题存在长达百年，也就是说大约经过了三四代人的努力仍然未能得到解决，就可以将该问题作为世界级难题了。
以下是作者了解到的部分物理学世界级难题。
如果您了解更多的内容，欢迎交流探讨。
No. 1万有引力的作用机制问题众所周知，牛顿于三百多年前发现了万有引力的作用规律。
对于引力是如何产生的之问题，牛顿却未能给出答案。
20世纪初，爱因斯坦在广义相对论中建立不同的引力理论，指出引力是物质存在影响了空间形变的结果，物体沿弯曲空间中的“直线”运动。
广义相对论运用了引力质量与惯性质量等效这一现象与事实，却未能指出为什么；对于暗物质引力问题也束手无策。
广义相对论预言的“引力波”虽然已经声称得到了实验的证实，却未指出与万有引力对称的斥力是否存在。
爱因斯坦后半生曾致力于研究相互作用的大统一，但未能如愿以偿。
量子理论已经提出了近一个世纪，然而量子引力理论仍然未能建立。
各种弦理论/超弦理论被认为是最有可能解决四种相互作用的统一理论，但目前仍然未能解决理论面临的各种问题。
判断引力理论完善与否的必要条件有：（1）揭示引力的作用机制及其本质。
（2）完善引力的性质；解释引力质量与惯性质量等效的根本原因；解决与万有引力对称的斥力是否存在，在什么条件下存在的问题。
（3）解决力的统一问题。
（4）解决量子引力理论的建立问题。
（5）解决暗物质引力问题，明确广义相对论中“引力”的本质。
（6）协调各个引力理论，解决理论之间的相融性、兼容性问题。
磁单极子进展概述
B - Jm t
( 1)
统一理论预测的磁单极子质量是如此的巨大 ( 约等 17 于 10 G e V ), 以至于不可能在现有或可想象到的人 造加速器中产生. 然而, 这种粒子可能产生于宇宙大 爆炸的初始瞬间, 在宇宙射线中也许能探测到它们 的身影. 因此, 要探测这种磁单极子 , 也许应该寄希
[ 12]
4. 2 自旋冰中的磁单极子
在稀土类烧绿石结构铁磁体 ( H o2 T i2 O7, Dy2 T i2 O7和 H o2 Sn2 O7 ) 中 , 每个正四面体的顶点各有一个 自旋 , 其中两个朝向四面体中心另外两个反向朝外. 这种自旋方向的 ∋ 两里两外 (规则与冰晶格中氢原 子位置的 ∋ 两近两远 (冰规则非常类似, 所以这些铁 磁体被称为自旋冰 . 自旋冰中的这种奇特的几何阻 挫结构导致了一些新颖的物理特性 , 引起了物理学 家的极大关注 . 凝聚态物理学家在对单晶 Dy2 T i 2 O7 ( 自旋冰 ) 研究过程中, 发现了一种在真实凝聚态物质中存在 的类似磁单极子的准粒子 ( quasip art icle ) . 2008 [ 14] 年, C astelnovo 等人 认为, 与量子霍尔效应中会出 现准粒子 ( 分数电荷 ( e / 3) ) 一样, 在单晶 Dy2 T i2 O 7 中也存在一种自然激发的准粒子 磁单极子. 这 种自旋冰材料中, 自旋指向正四面体中心的用红色 小球表示 , 反向朝外的用蓝色小球表示 , 分别带等量 异性的磁荷. 这样对于每个正四面体, 若两里两外, 则整体没有净余的磁荷 . 如果其中出现自旋被翻转, 就破坏了冰规则. 这样就会在与其相连的两个正四 面体中产生净余磁荷. 每 个翻转的自旋 ( 翻转的偶 极子 ) 首尾相接就形成 了如图 1 所示的自旋链 . 在 这些自旋链的末端, 就出 现了所谓的磁单极子 ( 如 图 1 所示 ) . 这些奇异粒子的存在 可以用来解释自 旋冰在外场作用下的神秘相变现象 , 研究发现该相 变实质上是一种磁单极子的气 - 液相变 . 2009 年,
磁单极子的意思-磁单极子是什么意思
磁单极子的意思|磁单极子是什么意思基本解释磁单极子是理论物理学弦理论中指一些仅带有北极或南极单一磁极的磁性物质，它们的磁感线分布类似于点电荷的电场线分布。
这种物质的存在性在科学界时有纷争，截至2008年尚未发现这种物体。
可以说是21世纪物理学界重要的研究主题之一。
磁单极子-设想在经典电磁理论中，磁是由电流和变化的电场产生的，磁南极和磁北极总是同时存在的，不存在磁单极子。
1931年P.A.M.狄拉克从分析量子系统波函数相位不确定性出发，得出磁单极子存在的条件，可用以说明电荷量子化这个理论上无法说明的事实。
20世纪70年代以后建立起来的大统一理论以及早期宇宙的研究都要求存在磁单极子，磁单极子的质量重达1016吉电子伏特/库仑2(GeV/C2)。
实验上探测磁单极子成为检验粒子物理大统一理论和天体物理宇宙演化理论的重要依据。
磁单极子-概念这是一种到目前为止还基本上只是存在于理论之中的物质，如果找到了它们，不仅现有的电磁理论要作重大修改，而且物理学和天文学的许多基础理论也都将得到重大发展。
磁单极子作为物质的基本构成，它的单独存在可能非常困难，或者可能极其微弱以致无法测量，从二元论的角度分析可能会更合理些，如纯的吸引性粒子和纯的排斥性粒子，曾经作过广泛的探查，而且每当粒子加速器开拓新能区或发现新的物质源(例如从月球上取来岩石)都要重新进行磁单极子的的搜索。
1982年采用超导量子干涉器件磁强计探测到一起磁单极子的事例，但还不足以肯定其存在。
在磁单极子的理论研究方面，除狄拉克最早提出的磁单极子学说外，还有其他一些科学家也曾提出过多种的学说，各有其特点和根据。
如著名的美籍意大利物理学家费米也曾经从理论上探讨过磁单极子，并且也认为它的存在是可能的。
华裔物理学家、诺贝尔物理学奖获得者杨振宁教授等一些著名的科学家，也从不同方面和不同程度地对磁单极子理论做出了补充和完善。
它们弥补了狄拉克理论中的一些缺陷和不足，给磁单极子的设想辅以更坚实的理论基础。
从麦克斯韦方程中看磁单极子
从麦克斯韦方程中看磁单极子拿一根金属棒，把所有的电子都引到一端，这时金属棒的电场是一个偶极场。
现在把金属棒切成两半，我们会得到一对电荷：一半是负电荷，另一半是正电荷，这两个电荷都有直接向外辐射的电场。
现在再拿一根金属棒，用磁铁磁化它，我们会得到一个与偶极子电场非常相似的偶极子磁场。
但如果我们再把这个金属棒分成两半，每一半的末端仍然是北极和南极，仍然会产生一个偶极场。
根据经典的电磁学，无论对金属棒切割多少次都没有关系，我们永远不会得到孤立的磁荷，也就是磁单极子。
早在1269年，法国学者Petrus Peregrinus de Marincourt首次进行了这项磁体切片实验，这是在我们知道磁体产生原理之前。
如今，我们知道磁性从何而来，我们对减半的磁铁会产生两个更小的磁铁并不感到惊讶。
在铁磁体中，磁场是磁铁原子中无数微小排列的电子偶极子场的总和。
产生偶极子磁场的另一种流行方法是电磁体，根据经典电动力学，移动电荷是磁场的来源。
经典理论磁单极子的不存在被编入经典电动力学的数学中，特别是高斯磁定律（麦克斯韦四个方程之一），它表明磁场的散度为零。
散度是一个数学术语，它描述的是向量场中里的一个点是源还是汇，零散度意味着没有源也没有汇。
根据这条定律，我们知道没有磁单极子的存在。
另一方面，电场的高斯定律告诉我们，电场的散度不为零，它与电荷密度成正比。
该电荷是电场线可以结束的地方——它形成了它们的源或汇，所以有诸如孤立电荷之类的东西。
如果我们快速浏览一下麦克斯韦方程组，我们会发现电和磁不是对称的。
如果我们向方程中添加磁荷这样的东西，也可以在这些方程之间具有对称性。
物理学家默里·盖尔曼说：“所有不被禁止的都是强制性的。
”这意味着如果物理理论的数学允许它的存在，那么它就存在于自然界中。
麦克斯韦方程中没有任何东西真正表明磁单极子不存在，除了麦克斯韦将磁荷设为零这一事实，因为他不相信它存在。
但原则上磁单极子可以存在，至少根据经典理论。
磁单极子
南极和北极了，接下来，如果邻近的四面体中的离子也发生转向，那么这种
不平衡性就会传递下去，这样的话，就相当于南极和北极只由一条由离子构 成的弦连接，弦中的离子一个指着一个，这就形成了类似磁单极子的人造物
。芬内尔等研究人员为了观察这种磁单极子，利用中子去测量自旋冰晶体内
离子的散射模式。结果发现，散射的结果与假设磁单极子存在的计算机模型 预测的一致。
一度的Rb原子构成。在这种条件下，原子开始失去独立时的特征并开始转变
为一种被称为玻色-爱因斯坦设想 3 研究进展
4 我们的观点
磁单极子是存在的，只是以目前的科技水 平，我们还没有办法观测到而已。
Just find it!
他们寻找磁单极粒子的工作。
1 磁单极子的提出 2 两种设想 3 研究进展 4 我们的观点
不存在
1 在电现象中，有电荷，并且正、负电荷可以单独存在，
而在磁现象中，人们并没有发现“磁荷”，一块磁体，无论
你怎样细分，分得再小，它总有N极和S极
2磁现象的电本质：运动起来的电荷可以产生磁场
分子电流假说：产生磁场的原因是因为有小磁体，也就是 说产生磁的本质是由于电流表的运动，电流的运动产生的 磁场必有“N”、“S”极
2 课题总结 3 实验方案 4 实验进度
电磁学的开创人麦克斯韦在计算他的方程的时候，曾经因 为对称性考虑过磁单级子的存在，不过最后还是放弃了。
现代物理学基石狭义相对论也认为，我们所知的磁场只是 电场的相对论效应，考虑磁单级子存在，是不现实的。
2 课题总结 3 实验方案 4 实验进度
早在1931年英国物理学家保罗· 狄拉克（Paul Dirac）利 用数学公式预言了磁单极粒子的存在。当时他认为既然 带有基本电荷的电子在宇宙中存在，那么理应带有基本 “磁荷”的粒子存在。从而启发了许多物理学家开始了
磁单极子的研究现状与理论价值
磁单极子的研究现状与理论价值作者：物理学（一班）二小组小组成员：石钊（组长）马合锋王明梓徐磊佟欣禹魏永利尹海渤冶勇摘要：关于磁单极子的研究人们一直都没有停止过，磁单极子的话题也一直是科学领域的一个热门话题，本文是鉴于前人的一些研究成果对磁单极子主要从其研究现状和理论价值作出的论述。
Abstract: On the magnetic monopole of people have not stopped, the magnetic monopole has been the subject of scientific fields is a hot topic, this article in the light of previous studies on the magnetic monopole results from the major study status and theoretical value of the exposition.关键字：磁单极子现状价值Keyword: magnetic monopole value of the status quo正文：在历史上,人们最初认为磁现象是正负磁荷产生的。
但是,长期以来,从没有人发现过单独的磁北极或磁南极。
因此,传统上认为磁是一种固有的双极现象,即任何一磁体无论怎样细分,最后每一小块磁体总是显示出两个相反磁性区——磁北极和磁南极,这就是两磁极的不可分性。
在安培提出分子电流是物质磁性的基本来源之后,这种不可分性得到了完满的解释。
此后又断言,单独的磁荷或磁荷的基本单元———磁单极子是不存在的。
这一论断构成了宏观电磁理论的基础,例如磁场的高斯定理就是自然界不存在磁单极子的数学表述。
然而,这并不妨碍探索微观领域中是否存在磁单极子成为物理学家很感兴趣的一个课题。
自1931 年狄拉克在理论上预言存在磁单极子以来,试图证实磁单极子存在的实验研究工作,一直都在进行。
磁单极子的定义
磁单极子的定义
磁单极子是指存在一个磁场源，其磁场仅有一个磁极，即只有南极或只有北极的磁场，而没有同时存在的南北两极，这种磁场源被称为磁单极子。
根据麦克斯韦方程组，我们知道电荷在运动时会产生磁场，但是电荷的磁场并不是磁单极子，它总是同时具有南北两极。
因此，磁单极子被认为是一种理想化的磁场源。
在物理学中，磁单极子的存在和相应的物理理论都具有非常重要的意义，因为它们可以帮助我们更深入地理解磁学和电磁学的本质。
然而，在目前的实验条件下，尚未观测到真正的磁单极子，并且理论上也存在一些对于磁单极子的存在性进行限制的定理（如磁单极子的无矛盾条件定理）。
磁荷观点下的条形磁铁
磁荷观点下的条形磁铁
根据磁荷观点（也称为极点观点），磁铁在基本粒子水平上被看作是由一对磁荷构成的。
磁荷是一种与电荷类似的物理性质，但只能存在于整数倍的电子电荷单位。
这意味着磁荷可以是正值或负值，且不存在磁单极（只有一个磁荷）。
对于条形磁铁，根据磁荷观点，它被认为是由很多微小的磁荷组成的，这些磁荷按一定的排列方式形成一个有序的整体。
在条形磁铁中，不同的区域具有不同的磁荷排列方式，从而产生了磁场。
根据磁荷观点，磁铁的正极和负极之间存在一个虚拟的磁荷轴，垂直于磁铁的长度方向。
从正极到负极沿着这个轴线，磁场是从正指向负的。
这意味着在条形磁铁的两个端面上，会出现磁场线从正极流向负极的情况。
总而言之，在磁荷观点下，条形磁铁被认为是由微小的磁荷组成的，具有极点（正极和负极），并且在其两个端面上会出现相应的磁场线分布。
电磁知识与科学史的结合例题及参考答案
电磁知识与科学史的结合例题及参考答案电磁知识与科学史的结合例题及参考答案电磁知识与科学史的结合例题及参考答案在物理教学中树立历史的观点，渗透科学思想与方法教育，是中外物理学家及物理教育工作者一直关注的话题。
在科学史上，许多物理学家孜孜不倦的求真精神和事迹能教育培养学生实事求是的科学态度，帮助树立为追求真理而踏实学习的良好学风，他们的研究方法，也就是我们今天今天学习物理的有效方法。
许多省市的中考试题加强了与物理学史的结合，现赏析几例。
例1．科学研究经常需要猜想与假设。
合理的猜想与假设不是主观臆测，它总伴随着理性的分析和科学的思考，并有待进一步的实验检验。
19世纪20年代，以塞贝克为代表的科学家已经认识到：温度差会引起电流。
安培考虑到地球自转造成了太阳照射后地球正面与背面的温度差，于是提出如下假没：地球磁场是由绕地球的环形电流引起的。
若规定地磁场N极与S极在地球表面的连线称为“磁子午线”(如图1所示)，则安培假设中的电流方向应该是。
A．由西向东垂直磁子午线B．由东向西垂直磁子午线C．由南向北沿磁子午线D．由北向南沿磁子午线点拨：地球周围为什么存在磁场？虽然直到今天也没有搞清楚，但科学家们一直没有停止过探索和思考。
其中猜想与假设是科学研究经常用到的方法，试题选取了科学家们研究地球磁场的一种猜想，让学生受到科学研究方法的熏陶。
解决问题只需利用右手螺旋定则即可。
答案：B例2．1820年，安培在科学院的例会上做了一个小实验，引起与会科学家的极大兴趣。
如图2所示，把螺线管沿东西方向水平悬挂起来，然后给导线通电，看到的现象是：通电螺线管A．转动后停在任意位置B．转动后停在南北方向上C．不停地转动下去D．仍保持在原来位置上点拨：1820年，奥斯特发现了电流的磁效应，怎样让这个发现很快让更多的.科学家了解呢？当时德高望重的科学家安培就做了这个“演示实验”，使大家一下子就认识到了电流能够产生磁场。
题目选取了科学史上这一重要时刻，让学生认识到科学要想让更多的人去接受，也必须“推销”，推销也要讲究方法。
大爆炸的“三朵乌云”，什么是各向同性、0曲率和磁单极子问题？
大爆炸的“三朵乌云”，什么是各向同性、0曲率和磁单极子问题？“大爆炸宇宙论”（The Big BangTheory）是现代宇宙学中最有影响的一种学说。
它的主要观点是认为宇宙曾有一段从热到冷的演化史。
大爆炸理论提出以后，并不是顺水推舟，一帆风顺，其一出现虽然得到了大量的观测证实，但同时也带来了一些严重问题，这些问题或称为大爆炸头顶上的“三朵乌云”。
是这个理论完全揭示不了的，今天就了解下这三大难疑惑！首先是空间温度波动各向同性的问题当人们首次发现宇宙微波背景辐射时，它充满全天空各向均匀（即在各个方向都基本一样），并有着与黑体辐射一致的能量谱，很多与大爆炸相左的学说在科学上都开始站不住脚了，从而逐渐被淘汰。
可是，也正是这个横空出世般地支持大爆炸理论的证据，带来了一个让人头疼的新问题，这个问题就是：微波背景辐射的温度，凭什么在各个方向上是均匀的？我们来仔细想一想。
请面朝东方的天边，把目光集中在一个很小的区域上，这个区域的面积不要大于你手臂伸直时看到的你自己的小指指甲。
然后假想你的视线在这个方向上穿过大气层，越过银河系内的恒星，越过已知的河外星系，瞬间跨过上百亿光年的距离到达了微波背景发出的位置，在那里，宇宙中的离子化物质转变成了中性原子。
你在那里还可以看到宇宙年龄只有38万年时的那些光子，它们的光谱明确地告诉你它们的温度。
此时，你应该不会惊讶于这个小区域内的温度的高度统一，其中正在形成中性原子的粒子也都经历了彼此很相似的宇宙史。
它们相当密集，因此有机会彼此撞击并交换光子，从普遍意义上来说，也可以说是交换信息。
所以，这个小区域内温度彼此一致是不足为奇的。
现在请你转向西边，看着西边的一块同样面积的小区域，然后在北面、南面、天顶也各想象一块这样的小区域。
现在你知道这几个小区域之间的温度也是没有差别的。
然而这个信念其实非常令人困惑。
按理来说，你不能指望它们各自的温度全都一样，因为它们彼此距离遥远，以至于任何信号（包括光）都来不及在宇宙的年龄限度之内在它们之间传递信息。
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大科技杂志社——打造中国最好的科学科普杂志寻找磁单极子的另一种
观点
我认为寻找磁单极子不应该总把目光投向太空，另外，一直以来，磁单极子都被认为是只有单纯的一种磁极的磁体，但是我们可不可以认为磁单极子是由磁性强弱不同的两极构成的呢？也就是说需要让其中一个磁极比另一个磁
极磁性强。
但现实生活中这几乎是不可能的事，因为磁体“生下来”就是“连体婴儿”，磁极的磁性相等，怎么办呢？除非我们能够将某个磁极的磁性削弱或者屏蔽掉，也许虫洞能帮上忙！有人提出将一条条形磁铁放入虫洞，由于虫洞的屏蔽作用，条形磁铁两极便相当于孤立的了。
但由于条形磁铁的对称性，两极的磁性还是相等，我们得采用另一种方法。
将一条条形磁铁的同性磁极强制性“粘”在一起，放入虫洞，那么中间部位的磁极就被屏蔽掉了，因此，虫洞两端便形成了同性磁极，这样岂不制造出了磁单极子？
但是虫洞是否存在还有待发现。
初中物理曾经介绍过“磁感线能穿过不能被磁化的物质，却不能穿过能被磁化的物质。
”磁感线是磁场的具体表现，因此我们是不是可以用能被磁化的物质（比如铁）来扮演虫洞的角色呢？按照上述方案将两条条形磁铁同性磁极并在一起，再在中间加上铁。
这个实验在现实中很容易做到。
不过铁是否能胜任“虫洞”这个角色有待于考证，也许在不久的将来，科学家能发明一种能完全取代“虫洞”的物质，让我们拭目以待吧。
——江西省彭泽县第一中学汪祺
编者答：汪祺同学能想到用铁制造出“虫洞”，再在虫洞中制造出磁单极子，这个想法很有创造性。
但要指出的是磁体无论怎样切割组合，两极都依然存在，因此用普通的条形磁铁制造出磁单极子恐怕是行不通的。