磁單極子面臨新的技術性難題

王旭東

(樂山師范學院，四川 樂山 614000)

1 引言

磁單極子也稱為磁荷，分為N 性與S 性兩種磁荷，它們遵守同性相斥，異性相吸規則；磁荷所產生的磁場線與電荷產生的電場線有相似之處。人們預言存在磁荷的的理由之一是對稱性，建立其概念的重要目的之一，是想要用磁荷所產生的純粹的某一性的磁場（線），取代傳統的磁場（線）。

存在磁單極的預言是狄拉克在1931 提出來的。“他根據量子力學研究一個磁單極子場中的單個電子時，發現角動量量子化要求基本電荷e和基本磁荷g之間有如下關系：eg=h/2(其中h=h/2π)。這樣,磁單極子的存在就能用來解釋電荷的量子化”[2]。狄拉克還預言：“從一個磁單極子發出的磁通量是g(4πr2)/r2=4πg=h/e=2φ0。這正好精確地等于超導的磁通量子φ0的兩倍”[2]。這又進一步增大了磁單極子存在的可能性，于是人們就大力地去尋找它，……，但是，到如今，還是沒有確切地找到它。

2 現實磁場線的結構

在此，先分析傳統的磁場（線）的結構。通常我們會認為磁場只有兩個極（N 極和S 極），當然這是從宏觀上或外觀上觀察到的結果，當我們進入或分析磁場的內部，將磁場線分割成無窮短后，它仍然具有N 極和S 極的磁極，我們可把這樣無窮短的磁極稱為“微磁極”，“微磁極”的結構就是“-N-S-”，當無數“微磁極”根據同性相斥，異性相吸規則，鏈接起來后，就形成由無數“微磁極”構成的磁鏈（-N-S-.-N-S-.-N-S-），最終形成互不交叉的、閉合的磁場線。在磁場線上的磁場方向是單向的，處處都有方向一致的“微磁極”，因此，我們可以在磁場線上的任何一處，都能判斷其磁場方向；-N-S-.-N-S-.-N-S-構成的磁鏈，就是傳統磁場線的結構。

無論從N 極或S 極發出的磁場線，它們都含有相同的結構成分（-S-N-.-S-N-.-S-N-；-N-S-.-N-S-.-N-S-），在磁場線上，處處都含N 性（極）成分和S 性（極）成分，并且N 與S 等量、同時產生與同時消失，具有完全的對稱性。磁場線就是N 性與S 性成分的有機結合。

3 磁單極子的磁場線結構

按照磁單極子這一概念（觀點），N 性磁荷所產生的磁場線，就是純粹的N 性磁場線，線上不含有S 性成分，同樣，S 性磁荷所產生的磁場線，就是純粹的S 性磁場線，線上不含有N 性成分，那么，N 性磁荷產生的磁場線的結構就是-N-N-N-N-，S 性磁荷產生的磁場線的結構就是-S-S-S-S-。

4 磁場線的結構問題

假定以上分析正確，顯然，傳統磁場與磁單極子它們所產生的磁場線，其結構是不相同的。在此的問題是：

第一.-N-N-N-N-，-S-S-S-S-結構的磁場線，能否代替-S-N-.-S-N-.-S-N-；-N-S-.-N-S-.-N-S-結構的磁場線嗎。

第二.在-N-N-N-N-，-S-S-S-S-結構的磁場線上，我們如何判斷其磁場方向（如：在某一點的某一方向，被確認為N 性，那么它的相反方向該是什么性，又如何來確認）。

第三.磁單極子所產生的磁場（線），它還遵守同性相斥，異性相吸之規則嗎。

第四.-N-N-N-N-，-S-S-S-S-結構的磁場線，在整個線上，處處都是相斥的狀態，它是如何根據同性相斥，異性相吸規則鏈接成線的。或者說，在其磁場線上，是如何克服相鄰兩點的同性相斥問題，而鏈接成互不交叉的、閉合的磁場線。

第五.如果-N-N-N-N-，-S-S-S-S-結構的磁場線，不是根據同性相斥，異性相吸規則鏈接成線的，那么，它是根據什么規則（“新規則”）鏈接成線的。傳統的磁場（線）又是否遵守這個“新規則”。如果傳統的磁場（線）不遵守這個“新規則”，那么，磁單極子還能否有產生傳統磁場（線）的資格。如果說沒有“新規則”，在同性相斥之下，還能產生-N-N-N-N-，-S-S-S-S-這樣結構的磁場線嗎，磁單極子這一概念，還能存在得下去嗎。

查閱相關資料，未發現有關于以上問題的討論。顯然以上均是需要明確、具體回答或充分討論清楚的重要內容，因為以上任何一項，都是能決定磁單極子這一概念成立與否的、根本性、技術性的內容與問題。

5 結論

當初提出磁單極子（磁荷）這一概念之時，所追求的就是純粹的、獨立的、單一性的“磁荷”；又把“磁荷”及磁場線，簡單地想象成相似于電荷及電力線，簡單地認為磁場只有兩個極（有形的、可視的），而忽視了現實的磁場線具有閉合性，忽視了在無形（不可視的）的磁場線上，處處都含有N 極與S 極，現實的磁場線是兩性（N 性與S 性）的有機結合之結構，不是單純的單性結構。