1、物理學家麥克斯韋曾經作出如此假設： 變化的磁場在其周圍激發電場，變化的電場在其周圍激發磁場。 這個假設是如此突兀.因為我很難相信機械的物理變化竟會產生出化學變化的結果: 磁場(變化)à電場 電場(變化)à磁場 這使得我不得不做出如此解釋:電磁場是始終存在的；它只不過因為太過均勻才隱藏到了我們的感覺之外;只有等到電場變化或磁場變化的時候（不妨稱之為電擾動或磁擾動），這種均勻才被打破，于是我們感覺到場的存在。 這就像只有等到風的出現我們才會感覺到空氣存在一樣。如果基于以上假設，那么始終存在的磁場產生的根源是什么呢？ 會不會是分子電流？顯然不準確！因為分子電流的實質仍然是電擾動。

2、 一個沒有擾動對象的過程又怎會產生出擾動結果呢？ 分子電流只不過是使得原本因為太過均勻而隱藏的磁場現身出來了，而不是由它產生了新的磁場。這樣我假設:磁荷是確實存在的-它作為磁產生的根源存在著；而且一個磁單極會像一個電荷一樣產生庫侖場。所謂次單極子是一種理想中的物理模型，即只有N或S極的單極磁子，其磁感線類似于點電荷的電場線呈發散或會聚裝這樣我們就能建立起整個宇宙的電磁大背景了宇宙中電荷與磁荷的分布是如此的均勻以致于它們產生的電磁場也幾乎是處處均勻的-這個場的存在就好比一潭平靜的湖水。當沒有突兀的電磁變化時，這個場就始終是平靜的，而一旦發生了電磁變化，比如說，出現了一個能導致電荷分布不均的突兀的

3、帶電體，這種平靜的狀態就將改變至少會在局部上改變。 因為大環境總是平衡的，所以不會有什么來平衡這種變化。一個突兀帶電體存在的結果就是出現庫侖電場。這時如果我們再不斷的增加突兀帶電體的個數，以引起局部范圍內電荷分布的再次均勻，所有突兀帶電體產生的庫侖電場必將平衡，從而局部再現場的均勻這種結果就好象什么場都不存在了而這正是宇宙電磁大環境的現狀。 平衡并不等于消失。我們可以如此證明：使某個局部上發生磁擾動，如果電場消失就不應出現電現象。但事實是，磁擾動的結果是出現渦旋電場。反之電擾動的結果是出現渦旋磁場。形象地說，磁擾動對一個均勻電場的作用就相當于一顆石子扔進了平靜的湖水里。磁荷的引入，使得關于電荷

4、的許多結論都可以直接搬過來使用，實現了電與磁的真正對稱。 電場: 磁場:F=Q*q/（4r*r ） F=Q*q/（4r*r）E=F/Q H=F/Q D=。E B=。HP=(-1)。E J=(-1)。HGuass定律：D·dS=q B·dS=q而且它并不排除分子電流假說反而使該假說以一種更合理的方式起作用 -分子電流以擾動的形式影響磁場如果磁單極真的存在，它會存在哪里呢？我覺得至少是電子這一級結構的下一級結構中。因為我們至今找不到磁單極我們甚至可以依據電場與磁場的相似性大膽的猜測：磁南極子·磁北極子形成的微粒結構與電子·原子核形成的微粒結構完全一樣也就是磁

5、南極子圍繞著磁北極子旋轉 這種假設使得我們可以把關于原子結構的一套理論完全拿過來使用。(a) 磁單極子捕集器 （b） 檢測月巖樣品在麥克斯韋電磁場理論中，就場源來說電和磁是不相同的：有單獨存在的正的或負的電荷，而無單獨存在的“磁荷”磁單極子，即沒有單獨存在著的N極或S極。根據“對稱性”的想法，這似乎是“不合理的”。因此人們總有尋找磁荷的念頭。1931年，英國物理學家狄拉克（P.A.M Dirac，1902-1984年）首先從理論上探討了磁單極子存在的可能性，指出磁單極子的存在與電動力學和量子力學沒有矛盾。他指出，如果磁單極子存在，則單位磁荷g0與電子電荷e應該有下述關系：g068.5e由于g0

6、比e大，所以磁庫侖定律給出兩個磁單極子之間的作用力要比電荷之間的作用力大得多。在狄拉克之后，關于磁單極子的理論有了進一步的發展。1974年荷蘭物理學家特霍夫脫和蘇聯物理學家鮑爾亞科夫獨立提出的非阿貝爾規范場理論認為，磁單極子必然存在，井指出它比已經發現的或是曾經預言的任何粒子的質量都要大得多。現在關于弱電相互作用和強電相互作用的統一的“大統一理論”也認為，有磁單極子存在，并預言其質量為2×10-11g，即約為質子質量的1016倍。       （a） 通過前     

7、0;    （b） 通過后圖7-23 磁單極子通過超導線圈使線圈產生電流突變磁單極子在現代宇宙論中占有重要地位。有一種大爆炸理論認為，超重的磁單極子只能在誕生宇宙的大爆炸發生后10-35s產生，因為只有這時才有合適的溫度（1030K）。當時單獨的N極和S極都已產生，其中一小部分后來結合在一起湮沒掉了，大部分則留了下來。今天的宇宙中應該還有磁單極子存在，并且在相當于一個足球場的面積上，一年約可能有一個磁單極子穿過。以上都是理論的預言，與此同時也有人做實驗試圖發現磁單極子。例如1951年，美國的密爾斯曾用通電螺線管來捕集宇宙射線中的磁單極子（圖7-

8、22a）。如果磁單極子進入螺線管中，則會被磁場加速而在管下部的照相乳膠片上顯示出它的徑跡。實驗結果沒有發現磁單極子。有人利用磁單極子穿過線圈時引起的磁通量變化能產生感應電流這一規律來檢測磁單極子。例如在20世紀70年代初，美國埃爾維瑞斯等人試圖利用超導線圈中的電流變化來確認磁單極子通過了線圈。他們想看看登月飛船取回的月巖樣品中有無磁單極子，當月巖樣品通過超導線圈時（圖7-22b）并未發現線圈中的電流有變化，因而未發現磁單極子。1982年，美國的卡勃萊拉也設計制造了一套超導線圈探測裝置（圖7-23），并用超導量子干涉儀（SQUID）來測量線圈內磁通的微小變化，他的測量是自動記錄的。1982年2月

9、14日，他發現記錄儀上的電流有了突變。經過計算，正好等于狄拉克單位磁荷穿過線圈時所應該產生的突變。這是他連續等待了151天所得到的唯一的一個事例，以后雖經擴大線圈面積也沒有再測到第二個事例。 總結： 1，渦旋場（我們常見的磁場均是渦旋磁場，事實上只有等到發現磁單極才能找到庫侖磁場）的產生源于電磁變化對宇宙電磁大環境的擾動； 2， 宇宙電磁大環境的產生根源是電荷磁荷產生的庫侖場； 3，磁荷假說與分子電流假說并無沖突,它們是電磁場的兩個方面；4，磁荷的捕捉實驗更為重要的是，在具體的對磁單極子進行探索過程中，對物理學特別粒子研究技術如加速器的發展，具有很大的促進作用。雖然磁單極子假說到現在為止，還沒

10、有能在實驗上得到最后的證實，但它仍將是當代物理學上十分引人注目的基本理論研究和實驗的重要課題之一，因為今天的磁單極子已成為解決一系列涉及微觀世界和宏觀世界重大問題的突破口，如果磁單極子確實存在，不僅現有的電磁理論要作重大修改，而且物理學以及天文學的基礎理論又將有重大的發展，人們對宇宙起源和發展的認識也會再深入一步。電的基本單元是電荷。正負電荷可以分開，自由電荷能單獨存在，因而我們可以引進電荷密度e和電流密度Je等概念。但是另一方面，磁的基本單元是磁偶極矩，它可以看作是正負磁荷的組合。然而，這種正負磁荷卻不能分開，自由磁荷不能單獨存在。所以，在電磁理論中我們不能引入磁荷密度e和磁流密度Je等概念

11、。這種電和磁的不對稱性明顯地體現在麥克斯韋方程組之中。韋電磁方程組也顯得不對稱，例如電通密度的散度為電荷密度，而磁通密度的散度卻為零(0)1931年狄喇克從理論上提出磁單極子(帶正磁荷或負磁荷的粒子)可能存在的論證。目前，實驗上的探測主要從三方面著手：高能加速器的實驗，宇宙線的觀測，古老巖石的觀測。用第種方法還未觀測到磁單極子，一般認為這是能量尚不夠高的緣故。從宇宙線中找磁單極子的物理根據有兩方面；種是宇宙線本身可能含有磁單極子，另一種是宇宙線粒子與高空大氣原子、離子、分子等碰撞會產生磁單極子對。近年，人們曾采用超導量子干涉式磁強計在實驗室中進行了151天的實驗觀察記錄。據1982年初報道，測

12、量到一次磁單極子事件。在排除了各種可能的于擾因素后，計算出到達地球表面的磁單極子上限為每立體角的單位面積上每秒有6.1×1010個磁單極子，即每年用這種裝置可測到1.5次磁單極事件。這一實驗探索還在進一步進行中，人們不斷改進實驗裝備，以求得到更加可靠的觀察結果。另外，如果磁單極子含量很少，那么異號磁單極子復合湮沒的幾率就很低，因而它們就有可能保存下來，能在地球上的古巖石、隕石或其他天體的巖石中找到。可是，迄今還沒有找到確鑿的證據。與此同時，關于磁單極子的理論研究也在積極進行之中。施溫格(1966年)和茲萬齊格(1971年)分別克服了狄喇克理論中的若干困難和不足之處，利用兩個電磁勢建立

13、了電荷與磁荷完全對稱處理的理論。1976年，楊振寧等利用纖維叢的新數學方法，建立了沒有無物理意義的奇點的磁單極子理論，在磁單極子理論的發展中開辟了新的途徑。近年來，也出現了一些超越麥克斯韋電磁方程組框架的非傳統理論，例如統一規范理論、愛因斯坦-麥克斯韋耦臺場理論和超光速參考系理論。而且，有關理論還在基本粒子的微觀世界和宇宙演化的宇觀世界得到了應用。 總而言之，在關于磁單極子實驗探索和理論研究的半個多世紀中，人們進行了遍尋天上、地下的各種現代實驗探測，采用了量子論、相對論和統一場論的復雜理論手段，聯系到最廣袤的宇觀世界(宇宙論)和最細微的微觀世界（粒子物理），涉及到極漫長的(古巖石)和極短暫的(

14、宇宙演化早期)時間尺度。當前，這一探索和研究仍在繼續之中，它不僅給物理學帶來了活力，而且也向兩極不可分離的哲學信條提出挑戰。磁單極子學說自從1931年提出以來，到現在一直受到實驗觀測和理論研究的重視。這是因為磁單極子問題不僅涉及物質磁性的一種來源，電磁現象的對稱性，而且還同宇宙極早期演化理論及微觀粒子結構理論等有關，故成為科學界關注的一個重要問題。 在磁單極子的理論研究方面，也曾提出過多種的學說，各有其特點和根據。例如，除狄拉克最早提出的磁單極子學說外，還有：磁荷和電荷完全對稱并具有新的量子化條件的全對稱磁單極子學說；由著名華裔物理學家、諾貝爾物理學獎獲得者楊振寧教授等提出的采用纖維叢新數學方法的量子力學