磁单极子面临新的技术性难题

王旭东

(乐山师范学院，四川 乐山 614000)

1 引言

磁单极子也称为磁荷，分为N 性与S 性两种磁荷，它们遵守同性相斥，异性相吸规则；磁荷所产生的磁场线与电荷产生的电场线有相似之处。人们预言存在磁荷的的理由之一是对称性，建立其概念的重要目的之一，是想要用磁荷所产生的纯粹的某一性的磁场（线），取代传统的磁场（线）。

存在磁单极的预言是狄拉克在1931 提出来的。“他根据量子力学研究一个磁单极子场中的单个电子时，发现角动量量子化要求基本电荷e和基本磁荷g之间有如下关系：eg=h/2(其中h=h/2π)。这样,磁单极子的存在就能用来解释电荷的量子化”[2]。狄拉克还预言：“从一个磁单极子发出的磁通量是g(4πr2)/r2=4πg=h/e=2φ0。这正好精确地等于超导的磁通量子φ0的两倍”[2]。这又进一步增大了磁单极子存在的可能性，于是人们就大力地去寻找它，……，但是，到如今，还是没有确切地找到它。

2 现实磁场线的结构

在此，先分析传统的磁场（线）的结构。通常我们会认为磁场只有两个极（N 极和S 极），当然这是从宏观上或外观上观察到的结果，当我们进入或分析磁场的内部，将磁场线分割成无穷短后，它仍然具有N 极和S 极的磁极，我们可把这样无穷短的磁极称为“微磁极”，“微磁极”的结构就是“-N-S-”，当无数“微磁极”根据同性相斥，异性相吸规则，链接起来后，就形成由无数“微磁极”构成的磁链（-N-S-.-N-S-.-N-S-），最终形成互不交叉的、闭合的磁场线。在磁场线上的磁场方向是单向的，处处都有方向一致的“微磁极”，因此，我们可以在磁场线上的任何一处，都能判断其磁场方向；-N-S-.-N-S-.-N-S-构成的磁链，就是传统磁场线的结构。

无论从N 极或S 极发出的磁场线，它们都含有相同的结构成分（-S-N-.-S-N-.-S-N-；-N-S-.-N-S-.-N-S-），在磁场线上，处处都含N 性（极）成分和S 性（极）成分，并且N 与S 等量、同时产生与同时消失，具有完全的对称性。磁场线就是N 性与S 性成分的有机结合。

3 磁单极子的磁场线结构

按照磁单极子这一概念（观点），N 性磁荷所产生的磁场线，就是纯粹的N 性磁场线，线上不含有S 性成分，同样，S 性磁荷所产生的磁场线，就是纯粹的S 性磁场线，线上不含有N 性成分，那么，N 性磁荷产生的磁场线的结构就是-N-N-N-N-，S 性磁荷产生的磁场线的结构就是-S-S-S-S-。

4 磁场线的结构问题

假定以上分析正确，显然，传统磁场与磁单极子它们所产生的磁场线，其结构是不相同的。在此的问题是：

第一.-N-N-N-N-，-S-S-S-S-结构的磁场线，能否代替-S-N-.-S-N-.-S-N-；-N-S-.-N-S-.-N-S-结构的磁场线吗。

第二.在-N-N-N-N-，-S-S-S-S-结构的磁场线上，我们如何判断其磁场方向（如：在某一点的某一方向，被确认为N 性，那么它的相反方向该是什么性，又如何来确认）。

第三.磁单极子所产生的磁场（线），它还遵守同性相斥，异性相吸之规则吗。

第四.-N-N-N-N-，-S-S-S-S-结构的磁场线，在整个线上，处处都是相斥的状态，它是如何根据同性相斥，异性相吸规则链接成线的。或者说，在其磁场线上，是如何克服相邻两点的同性相斥问题，而链接成互不交叉的、闭合的磁场线。

第五.如果-N-N-N-N-，-S-S-S-S-结构的磁场线，不是根据同性相斥，异性相吸规则链接成线的，那么，它是根据什么规则（“新规则”）链接成线的。传统的磁场（线）又是否遵守这个“新规则”。如果传统的磁场（线）不遵守这个“新规则”，那么，磁单极子还能否有产生传统磁场（线）的资格。如果说没有“新规则”，在同性相斥之下，还能产生-N-N-N-N-，-S-S-S-S-这样结构的磁场线吗，磁单极子这一概念，还能存在得下去吗。

查阅相关资料，未发现有关于以上问题的讨论。显然以上均是需要明确、具体回答或充分讨论清楚的重要内容，因为以上任何一项，都是能决定磁单极子这一概念成立与否的、根本性、技术性的内容与问题。

5 结论

当初提出磁单极子（磁荷）这一概念之时，所追求的就是纯粹的、独立的、单一性的“磁荷”；又把“磁荷”及磁场线，简单地想象成相似于电荷及电力线，简单地认为磁场只有两个极（有形的、可视的），而忽视了现实的磁场线具有闭合性，忽视了在无形（不可视的）的磁场线上，处处都含有N 极与S 极，现实的磁场线是两性（N 性与S 性）的有机结合之结构，不是单纯的单性结构。