探寻百慕大三角之谜电磁能.DOC

1、 1 探寻百慕大三角之谜 电磁能 浙江省金华市第一中学（ 321015） 陶汉斌 百慕大 三角 的 各种 奇异 现象 古怪的旋涡云团和光亮、绿光和磷光、电磁异常 ， 一连串飞机与轮船的失踪 ， 发生这些奇异的现象需要很大的能量，那么这些能量从何而来呢？ 探寻百慕大三角之谜 电磁能 ， 电磁能 很可能是通向大自然更多惊人 奇异 现象的大门， 电磁 能 将揭开百慕大三角之谜。 一 习题中 遗忘 的电磁能 “物质不灭”、“能量守恒”，是最基本的自然科学定律，其精髓在于物质存在形式的转化及其永恒。但是，在利用能的转化与守恒定律解题时，我们 又常常把一种无形的能量 电磁能遗忘。下面我们就举两个案例进行分

2、析。 【 题 1】 在电容器充电的过程中，电容器储存的电场能为 221CU ，而在充电过程中电源消耗的能量为 CU ，另一半能量到哪里去了呢？ 析与解： 在电容器充电的过程中，储存于电容器中的电场能为21CU。这个结论可用下列积分进行运算： 22001 212 CUCQdqCqu d qW QQ 而在充电的整个过程中，电源提供的电压为 U ，充电电路中流过的电量为 Q，电源提供的总能量为 CUQUW 点评 ：从上面计算可以看出，电源提供的能是只有一半储存在电容器中，那么另一半能量21CU到哪里去了呢？是不是能量守恒定律在这里不适用呢？其实是我们把电容器充电过程中的电磁能遗忘了，也就是说电容器只

3、储存了电源提供能量的一半，另一半能量是在电容器充放电的过程中以电磁场（电磁能）的形式辐射出去了，因为在充电的过程中变化的电场与变化的磁场产生电磁场，从中辐射一 定的电磁能。 【 题 2】 如右图所示，金属导轨宽 0.4m，均匀变化的磁场，垂直穿过平面，方向如图甲，磁感应强度的变化规律如图乙，金属棒 ab 的电阻为 1，从 t=0 开始棒在水平力的作用下从导轨最左端以 v=1m/s 的速度向右匀速运动，其他电阻不计。求： (1)1s 末外力的瞬时功率 (2) 1s 末克服安培力的功率 (3) 1s 末的电功率 析与解： (1)设由于回路磁通量发生变化产生的电动势为 E1，由于导体切割磁感线运动产

4、生的电动势为 E2，则 1s 末回路的电动势 2 VB L vtBL v tEEE 6.121 由于导体 棒作匀速直线运动，外力与安培力始终相等 BILFF 安外 因此， 1s 末外力的瞬时功率为 WREB L vB IL vvFP 28.1 外外 (2) 外力与安培力始终相等， 1s 末克服安培力的功率为 WREB L vB IL vvFP 28.1 安安 (3) 因为克服安培力的功率等于转化成的电能，因此 1s 末的电功率为 WPP 28.1 安电 点评： 在上述过程中（ 1）、（ 2）的解法没有问题，但（ 3）中的解法其实是错误的！因为在这种情况下克服安培力的功率并不等于转化成的 电功率

5、。如果我们按照电功率的定义，运用闭合电路欧姆定律， 1s 末的电功率应该为 WWREP 56.216.1 22 电 因此， 1s 末的电功率应该是 W56.2 ，而克服安培力做的功（即外力做的功）为 W28.1 。电功率 W56.2 大于外力的功率 W28.1 ，也就是说多了 W28.1 的能量，可是能量又是守恒的，那么多出来的电能 W28.1 又是从哪里来的呢？难道能量守恒定律在这里不适用吗？其实在整个能量分析的过程中，我们又是把参与转化的能量 电磁能遗忘了。 在这个题目中，如果磁场 B 恒定，导体棒运动，克服安培力做了功，其它形式的能转化为电能，克服安培力做了多少功就有多少其它形式的能转化

6、为电能。但是，如果 ab 导轨固定在某个位置不动，而通过线圈的磁感应强度 B 随时间 t 发生变化时，回路中也会产生感应电流，安培力没有作功，外力也没有作功，但这个过程中的确“无中生有”产生了电能！其实这个电能就是由电磁能转化过来的，这个过 程的本质是变化的磁场产生旋涡电场，是电磁能的转化。而这个题目的情景中，磁场 B 在变化，导体棒也在运动，这个过程中产生的电能一部分来自克服安培力作的功（ W28.1 ），另一部分来自变化的电磁场中参与转化的电磁能（ W28.1 ）。 二 、模拟百 慕 情景 哈奇森效应 1 物体飞了起来？ 哈奇森是加拿大的一个业余物理爱好者，他喜欢 做 一些奇怪的科学实验，

7、他的家里摆满了实验用品。他可能与很多奇思妙想的科幻电影主角相似，唯一的不同是 ： 他这个人物并不是虚构的 ，他的实验 是真实可靠的 。 1979 年的一天，哈奇森正在研究泰斯拉纵波 (泰斯拉 是 无线电之父 )。由于实验场地有限，那些用来发射电磁场和波的设备，比如线圈、高频发生器等等，只能勉强塞入到一个小屋子里。哈奇森把所有机器都打开，然后安静地等待着他的实验结果。 3 故事就这样开始了：哈奇森突然感到有个东西落在肩膀上，他斜眼一看，是块金属片，他也没怎么在意，把那金属片扔了回去，它却又飞了过来，打在他身上！这时哈奇森再观察屋里的其它动静 他简直不敢相信自己的眼睛：放在地上的一根大铁棒竟然飞了

8、起来，在空中悬浮了一秒钟， 然后 “ 砰 ” 的一声，又摔到了地上！ 2 发生了什么？ 为了搞清楚真相，哈奇森一次次地重复他的实验，又有令人惊骇的现象发生。比如：物体持续飘浮起来，像木头、塑料、泡沫塑料、铜、锌，它们会在空中盘旋，来回穿梭，形成旋涡并且不断升起，甚至有些物体会以惊人的速度自动抛出，撞击到人身上。但这样的魔幻效应并不是时时都发生的，有时需要静静地等上好几天的时间才能看到一次，而在大多数时间里，没有任何异常状况发生。后来，通过对仪器不断地变换位置，比如光谱分析器、磁力计、盖格计数器 (盖格计数器其实是辐射探测器的一种，可用 来测量肉眼看不见的带电微粒 )等仪器，哈奇森终于摸透了魔幻

9、效应的 “ 脾性 ” ，可以很快制造出魔幻效应了。 3 新奇现象接踵而来 进一步的实验还发现：由水泥和石头堆砌起来的屋子周围会突然起火；镜子自己碎裂，碎片能飞到 100 米之外！金属会卷曲、破裂，甚至会碎成面包屑状的粉末；不同的金属可以在室温下熔合在一起，有的金属可以变成果冻或泥的状态，当仪器所产生的场被撤走后，它们会重新变硬；空中出现光束，紧接着无数光环显现，与此同时，容器中的水开始打旋 真是闻所未闻，想都不敢想的事情！无数人都争抢着去看哈奇森的实 验。哈奇森还向人们展示了无数实验中留下的样品 那些被 “ 劈 ” 开的金属、被弯曲了的粗大钢条、从铝块中冒出来的硬币 3能量从何而来？ 上述这些

10、奇特的现象就被称为 “ 哈奇森效应 ” ，哈奇森猜测，这种效应就是那些实验仪器的古怪组合而导致的，它们发射出的电磁波互相干涉，产生出某种奇特的能量，这些能量在某些特别的区域交叠，在这些区域中，物体会飘浮起来，多种材料会变形，物体还会莫名其妙地消失 但如此微弱的电磁力为何能够产生这般强大的力量？按照传统的知识经验，人们以为那么一点力并不会产生任何值得称道的结果。因此， 有些科学家猜测，哈奇森是在无意中 “ 触碰 ” 到了 “ 零点能 ” ，此能量由物质在绝对零度时表现的振动而得名。最近的研究表明，有一种没有任何实物粒子的物质状态，叫 “ 量子真空 ” ，其场的总能量处于最低，这是一切物质运动及能

11、量场的最初始状态，这样的状态具有无限变化的潜在能力。零点能就是由量子真空中的粒子和和反粒子不断出现和湮灭产生的。据推测，量子真空中，每立方厘米包含的能量密度有 1013 焦耳，足以在瞬间烧干地球上所有海洋的水分！既然能产生这么大的能量，我们就 不难想象哈奇森效应产生的种种奇异现象了。相比之下， “ 消失 ” 、 “ 瓦解 ” 等原先曾让我们人类惊恐万分的现象简直不值一提！ 4 一触即发的 “ 零点能 ” 说到这里，我们不得不提到另一位美国发明家泰德 .盖革农，他发现每个电子都具有一种独特的电磁频率，如果通过某些方法，让电子都应用相同的频率，物质本身可以在此过程中发生改变。这样看来，在哈奇森效应

12、中，零点能是由于空间电磁场的相互交织和影响而被激发出来的。如果把某个物体暴露在各种电磁场相互交织的地方，其实就相当于在尽可能地破坏物体的电子轨道。如果其中一个电磁场的频率与这 个物体中某些电子的电磁频率相同，4 就形成了共振，使得量子真空中最低能量的零点能被激发出来，产生了强大的破坏力。 在哈奇森的实验中，当他把电磁能量调得更大，产生更多的共振，金属键外层的电子轨道就会被共振所破坏，导致金属原子不停地振荡，结果，原子之间的固有框架开始动摇，整个金属也就形成了一种柔软的、颤巍巍的 “ 金属果冻 ” ，这情形看起来就像金属在正常的室温下自动熔化了。当电磁场被撤走后，金属块开始从瞬间 “ 噩梦 ”

13、般的躁动中冷静下来， “ 风平浪静 ” 了，金属键开始在邻近的原子之间再度形成，原子之间重新两两 “ 握手 ” ，形成稳固的扭曲的形状。这正是我们看到的哈奇森效应。 实际上，哈奇森发展了一种新形式的电化学，就是通过改变电子轨道的共振频率，来改变物质的化学性质。通过盖革农的阐释，我们就可以把难以想象的神奇而复杂的实现哈奇森效应的手段变为简单的解释 合乎经典物理学的解释。 运用这些共振频率，你就可以操作哈奇森使用的仪器，学到以下有趣的技艺：你可以把物体里的化学键变得更强些，增大整个材料的强度和耐受力，或者相反，你可以让化学键变得弱一些，可能就让一块铁在室温下变成一堆粉末。通过适当调节频率，你可以让

14、一种物质表现得如同另外 一种物质，或者可能表现出我们至今从未见过的性质：模仿自然界中从未存在过的原子、元素和化合物。如果一块钢铁模仿了一片羽毛，那么它飞起来就没有什么可奇怪的了 . 5 电磁能布满空间 在哈奇森效应之前，我们知道一个著名的 “ 消失 ” 实验 1943 年的费城实验。据说，“ 爱尔德里奇 ” 号驱逐舰安装了 “ 隐形发生器 ” 。试验开始后，这艘驱逐舰便从人们的视野中和雷达屏幕上消失，就好像是完全消失在另一维空间，过了一会儿军舰才重新出现。 费城实验的理论基础是爱因斯坦的统一场理论，该理论认为，引力和电磁是相连、相通的，就像质量 和能量通过质能公式联系起来一样。证明统一场理论是

15、爱因斯坦一生最后的愿望，虽然他从没有最后解决统一场理论，但是费城实验的结果却让我们似乎看到了一些什么。 如果爱因斯坦是对的，那么时间、空间，然后物质，都是相互关联的。而我们知道有件东西是整个宇宙所共有的 电磁能。 当你看着一个面包圈时，首先看到的是面包外圈，还是中间的空洞？这是个心理题，但也可以帮助我们从新的视角理解哈奇森效应。按照我们现有的物理学知识，哈奇森效应不可思议，这可能因为我们总是把目光聚焦在面包外圈上，忽略了自然界无处不在的 “ 空虚 ” 部分 空间，以及充斥其中的电磁能。哈奇森当然不是第一个知道电磁的人，但是他的实验让人们把种种奇异事件的解释目光集中到了他所使用的所有设备的唯一产

16、物 电磁的变换上面来。 道理很简单：无处不在的空间实际上处处充斥着电磁能量，我们从前关注的 “ 面包圈 ”本身所发生的一切变化，都只是电磁能量的一种爆发形式而已。如果我们把 100 万伏特的高压打在自己身上，我们肯定会死，可是改变电流的频率，到了某个特定的数值，我们就可以让百万伏特的高压穿过我们的身体而不受到伤害，这个试验自 1952 年就被很多人成功尝试过。 这是不是把你吓坏 了？但的确，要实现这一点并不难，要做的就只是改变频率。比如说，如果人体全部原子的频率与墙壁全部原子的频率相同，人就能随意穿墙而过；如果人体全部原子的频率做到整齐划一，人就会突然消失。费城实验中的这艘驱逐舰也许就是在这样

17、的情况下消失的。 5 三 、 探寻 “ 百慕大三角 ” 之谜 凭直觉，人们总以为这些事只可能在实验室制造的极端条件中发生，事实并非如此，正如美国电磁学专家帕登所说： “ 哈奇森启动设备、进行实验的初衷是平淡无奇的，只不过是利用旧电线和线圈进行一些例行的操作。但正是用这种简陋的设备，他找到自然界中很多潜力存在的 最有力证据。 ” 其实，哈奇森实验室里产生的电力，和大气中隐藏着的潜能相比，简直微不足道。最简单的例子是，在一些闪电现象发生时，强大的电流足以扰乱无线电波和几百公里之外的其它设备、足以损毁大树和房屋、足以使沙砾熔成玻璃。有没有可能，哈奇森效应只是自然界 “ 大机器 ” 的一个微弱、但极为

18、幸运和典型的例子罢了？巨大的 “ 自然机器 ” 会不会形成另外一种形式的古怪事物，在我们的时空中导致某个物体、某件事情出错？ 我们自然想到了百慕大三角之谜，其实，哈奇森效应是百慕大种种怪现象的完美再现。哈奇森发现的众多效应仿佛一致模拟 了百慕大各种报道中的现象 古怪的旋涡云团和光亮、绿光和磷光、电磁异常。在哈奇森的某些实验中，物体也会披着一层灰色的雾，在房间里飞转、飘移，这些都可以拍照下来。百慕大三角有没有可能恰巧具有适当的温度和天气，又处于电磁重点区域，以至于产生了和哈奇森效应一模一样的现象？ 但是电磁可以导致飞机和船只消失吗？哈奇森说：这极有可能，自然界可以自发地形成这些场，然后制造出某种

19、适当的情况，使得船只和飞机完全碎裂，或者消失到另外的维度、领域中去。哈奇森效应一经传播，全球轰动，那些研究各种 “ 灵异 ” 现象的科学家们都颇有启发 ，有的甚至豁然开朗。稍微比较一下各种实验的和自然的现象，我们就能看出，这些长久以来困惑人们的现象中，有的是哈奇森效应中的一种现象，有的只是在不同的场合下发生的类似哈奇森效应的 “ 翻版 ” 。 人们纷纷开始重视自然界中和人群中种种现象发生的背后有没有电磁 “ 旋涡 ” 的存在。显然，有太多关于电磁的秘密我们还没有了解，电磁很可能是通向大自然更多惊人现象的大门，它的潜力是无限的。在我们的科学技术不断发展的今天，以往科学家、哲学家的梦幻，如今都在慢

20、慢地变成现实。我们应当更深刻地去认识自然界的潜在能量和力量，无论这种潜力对我 们来说有没有直接的效益，我们都应当开始重视它。从这一点来说，哈奇森贡献恐怕还在于，他发现的效应向世人展示了我们周围无处不在的巨大潜能。 四、意义与体会 “物质不灭”、“能量守恒”，是最基本的自然科学定律，其精髓在于物质存在形式的转化及其永恒。 无处不在的空间实际上处处充斥着电磁能量 ， 我们 生活的 周围处 处蕴藏着 巨大的 潜能。 在我们走进生活，走进大自然的过程中，我们要体验到电磁能的存在， 在利用能的转化与守恒定律解题时，我们不能把无形的能量 电磁能遗忘。 我们应当更深刻地去认识自然界的潜在能量和力量， 电磁能可能将揭开 百 慕大三角之谜 ，我们期盼着这一天的到来。