论坛世界（225）
关于探讨电场和引力场以及暗物质关系而设计的全新实验方案——致吴水清老师
刘凯
liu.k1984<liu.k1984@163.com>
尊敬的老师：您好！
不知道老师您是否考虑过这样一个问题？那就是我们当前所努力探索的宇宙暗物质本性会不会与物理学界迟迟未能解决的“统一场理论”本质上归属于同一个问题呢？除了欧洲核子研究中心的大型强子对撞机实验外我们有没有其它捷径可以更快更直接的达到我们亟待解决问题的目标呢？我们能不能通过其它的实验设计方案来从根本上实现上述物理学基本问题的最终解决和科学突破呢？
下面是晚辈关于探讨电场和引力场以及暗物质关系而设计的全新实验方案。我设计出一高能同心球壳电容器，通过它与扭秤装置的结合我相信很大程度上能够成功的打开通向“统一场理论”大门的道路的，而这不也正是当今全世界物理学家们所苦苦探索并努力追求的目标吗？如果法拉第还在的话，我相信他一定会沿着他以前所开创的道路继续走下去的；假如爱因斯坦还健在并且有人已从实验角度揭示出了电场及磁场与引力场之间的内在转化关系和规律的话，我相信他一定能够在他的后半生成功的建立起“统一场理论”的不是吗？
对于自然力的统一问题其实历史上许多xx科学家都抱有这样的信念，而当今物理学界也都在朝统一理论这一目标而努力，我认为科学界如果真有{yt}在统一理论方面实现了突破，那首先攻克的必是电磁与引力转化实验这一关，这就好比历史上先有奥斯忒和法拉第关于电磁转化实验和规律的发现，在此基础上麦克斯韦才能成功的建立起他的电磁波理论一样。也就是说只有先从实验的角度去发现电场或磁场与引力场之间定量的转化关系和规律之后，真正的统一场理论才能够得以建立。所以晚辈认为理论物理学要有所突破就应该接替几个世纪前法拉第关于电磁力和重力转化试验及其规律探索的脚步继续走下去，而不是通过其它途径；晚辈认为既使有{yt}人们真的从理论上做到了统一场理论，那摸这样一个理论必须能够从试验的角度给出电场或磁场与引力场之间内在的转化关系和规律，或者说电磁场和引力场发生转化的条件和规律必定会是这样一个伟大理论的一项重要预言。。。
以下是我理论原理的大致推导过程：我们不妨试着抛开先入之见假设电磁场和引力场本质上是统一的，由此他们应具有相同的物理属性——即无论电场
磁场还是引力场它们都不仅具有能量，还应具有质量、动量和角动量等物质属性--电磁场的动量和角动量属性很可能是依附于其质量属性才表现出来的；且三者在一定条件下应该能依某种方式发生相互转化，而这种确定的转化方式就有可能象下述实验原理（我的理论推论）所表述的那样：在不受外界电磁场的干扰下，磁体或等量异性作用带电体在去磁或电荷中和后其系统引力质量或受重（即系统与地球间的万有引力作用）必增大。我们知道物理学中物体的质量是与引力质量或惯性质量相对应的，而这里的物体也主要是指中性物质个体，严格来说宏观带电体或磁体是不包含在内的。而根据带电微粒的质量（惯性质量或引力质量）随物体运动速度的增大而增大，但电荷量不变的事实可知，惯性质量或引力质量是与中性物质质量相对应的，而电磁质量（电荷质量与磁荷质量）并不属于物质的引力质量与惯性质量范围，否则电量也将随速度而改变。又根据引力场强度的定义，一定质量（指中性质量）的物体必在周围空间产生一定大小的引力场强度（g=Gm/r.r),类似的，我们也应该可以得到这样的结论，对于带电体或磁体来说，一定的电场强度或磁感应强度应该也对应有一定的宏观电荷质量或磁荷质量的存在，而电荷质量或磁荷质量一般情况下并不表现出来，且往往以隐质量的形式而存在，所以至今我们都只能猜测但不能观测出它的存在来。而只有当孤立近距等量异性作用带电体系统的电场强度或磁体系统自身的磁场强度发生改变的情况下，或者说只有在正负带电体电荷发生中和以及荷磁物质退磁的情况下，电磁体系统中的电磁质量才会向中性物质质量发生转发并以系统引力质量（与地球或周围物体间的万有引力作用相对应）的突然增加（量值可能非常小，一般情况下很难观测出来）或受重突然增大的方式表现出来。
如果实验真能成功的话，那将表明引力场确实具有质量动量和角动量等物理属性，而我们一直努力探索的具有质量能量动量和角动量的宇宙暗物质也许可能就是我们迟迟未能了解的引力场而已！
利用卡文迪许扭秤装置探索电场和引力场之间内在转化关系的实验方案
一、实验目的
研究真空状态不受外界电场的影响下，经过静电屏蔽处理的高能电容器充放电前后--
即当自身电场强度改变时所引起的自身引力质量的改变及其与附近中性物体间万有引力作用大小的改变情况，即从本质上探讨和研究宏观带电体电场与自身引力场之间的内在转化关系。
二、实验环境和设备
远离振动源
和电磁辐射、安静且足够宽敞的恒温实验室;精密的卡文迪许扭称装置(包括大小铅球，绝缘支柱，T型架,激光灯,刻度尺...等)；真空罩,真空抽气机；两个质量等于或接近一千克
内外球壳体积半径均相同的铅制同心球壳电容器，接地导线和进行了静电屏蔽处理的细长导线；充电设备--高压电源及范德格拉夫起电机；检测电磁场强度的电磁测量仪器，静电计，{wn}表；天平；温度计及压强计或气压计。。。
三、实验原理
在不受外界电场的影响下，等量异性作用带电体在电荷中和后(抑或放电后)
随着自身宏观电荷质量（以隐质量形式存在，且正负电荷质量M大小正比于Q）向中性引力质量的转化和与之相对应的外部电场向引力场之间的转化
系统引力质量及受重必增加。因为同心球电容器的内部电场是以中心为原点沿着径向分布的，如果将其置于与地面连接的空心导体球内部（即进行静电屏蔽处理）或者直接将其外球壳接地，那摸电容器内部电场将不再受外界任何电场的影响,同时内部电荷及电场变化对外部也不再构成影响。假如上述原理成立,那摸电容器在充放电前后
随着自身电荷质量与引力质量之间的内在转化--同时外电场与引力场之间进行转化，其与附近中性物体间的万有引力作用大小必将发生改变。
因此我们可利用卡文迪许扭称装置
通过观察高容高压同心球电容器充放电前后与T型架两端小铅球间的万有引力作用的改变所导致的反射光点在刻度尺上的移动情况
来判定电容器电场和自身引力场间的内在转化关系.(由万有引力定律:F=GMm/r.r,铅球质量m,电容器与铅球间距离r和引力常量G均可看作已知量,而引力F则可通过扭称系统内各物理参量间的内在关系算得,若电容器充放电前后自身引力质量M发生改变,那摸铅球和电容器间的引力F大小也将随之改变,这必导致扭称系统稳定后反射光点在刻度尺上的对应位置发生变动...).
四、实验材料的选择和制备
1
、同心球壳电容器内外球壳的制备方法
利用磨具将纯铅金属铸造四个内外半径分别为R1和R2的等质量等体积半球壳(电容器内球壳),其中R1半径较小,球壳的厚度较厚;用同样的方法再铸造四个内外半径为R3和R4的质量体积均相同且总厚度较薄的半球壳(作外球壳);这里内外球壳半径差r=(R3-R2)较大,且半径差与6根等长绝缘支柱的长度相等;制好后这四个内球壳和四个外球壳以及六根绝缘支柱可组合拼接成两个等规格的同心球壳电容器（用天平测它们的质量，使它们总质量接近或相等）,接下来在两电容器其中之一内外半球上
用钻机结合直径较小的钻头朝球心方向竖直打一微孔.
2、静电屏蔽导线的制备
导线从内到外依次由导线-绝缘层-金属丝网状屏蔽层-绝缘物质层构成，其中内绝缘层较厚，导线可为直径较粗的铜制导线，导线总长度为二十米左右，之后从中间将其分成等长的两节。
3、电容器的制备
首先将两等长导线的一端从打过孔的内外半球壳上穿过，然后对导线端进行处理，使外部金属网状屏蔽层与内绝缘层及铜导线剥离一定长度（使长度L略大于R4)，之后将带绝缘层的导线端点焊连在两内球壳内表面.接下来将两内球壳拼接好并用锡焊接严密,再用砂纸对焊缝打磨光滑(以防止高电势情况下内外球壳发生{jd0}放电现象导致意外放电).接着在每个内球壳外表面用胶水将三根等长绝缘支柱均匀分布后竖直牢固的粘结在球壳外表面，然后将穿有导线的外球壳半球在支柱上支撑好后将剥离的屏蔽层部分焊接在外球壳微孔周围部位（注意不要密封内外球壳微孔），再用胶水涂抹支柱端点并与另一半球壳进行紧密拼接和固定，随后对两外球壳进行焊接和打磨。{zh1}在真空器皿中（此时电容器腔内空气已通过微孔空隙被抽尽）对外球壳微孔部位进行密封，从而制成两个规格xx相同的真空介质同心球壳电容器（或用其他方法将腔内空气抽出并密封）。
电容器制成后，可用天平对它们进行测量，使他们具有大致1Kg的质量(质量记为M1和M2)，之后在电容器外球壳上焊接一接地导线,从而便于对电容器随时进行xx的静电屏蔽处理.
五、实验前准备
实验选择在足够宽敞安静的实验室内进行,并确保整个试验过程中的环境温度维持恒定.
实验前应先对放置真空罩的试验桌面进行处理,从而可以使两电容器上的接地导线通过中介导体与地面连接起来;同时把两电容器置于试验桌面
将其细长屏蔽导线通过桌面微孔引出真空罩后进行密封处理.接下来将精密的卡文迪许扭秤装置置于真空罩内,并利用同心球壳电容器结合绝缘支柱代替大铅球来做实验.接着对扭秤进行精密标定和调整并固定好激光灯和刻度尺的位置,适当的增加T型架上的小平面镜与刻度尺间的距离--这样有利于观察电容器放电前后与小铅球间的微弱引力变化通过反射光点的移动在刻度尺上显示出来.
将高压电源(有20000V以上的相对电势)和范德格拉夫起电机置于远离实验桌面的位置或另一房间(应{zd0}程度的降低强电场对扭秤精度的影响),确保细长引出屏蔽线能够接触到起电机金属壳,之后将高压电源的负极接地.
六、实验步骤I
1、
先将电容器接地导线与桌面中介接地导体连接从而对电容器进行静电屏蔽处理.然后利用高压电源的正极先后两次对起电机进行充电，使起电机两次相对地面具备任一电势U0(两次可以是任意电势)或使荷电金属壳带任一电量Q0(大小可用静电计检测).然后将事先剥离了一定长度（5cm左右)屏蔽层的细长引出导线端点与起电机金属壳连接从而对两电容器进行充电（注意接地屏蔽层必须远离起电机金属壳
以免因{jd0}放电现象致使金属壳上的电荷通过屏蔽层与地面电荷中和）。根据静电平衡下导体壳内表面处处没有电荷的性质,将带电导体与金属壳内表面接触时,带电导体的表面成为导体壳内表面的一部分,带电体上的电荷一定会全部转移到导体壳的外表面上去.因此同心球壳电容器内球壳通过内连导线一定会将范德格拉夫起电机金属壳上的电荷全部吸取到内球壳外表面上去的.而外球壳通过接地导线的接地事先进行了静电屏蔽处理,这样外球壳内表面在内球壳强电荷的静电感应下感应出等量的负电荷,从而形成高能电场。而充电时外球壳外表面的xx屏蔽作用使得电容器导体空腔内的电荷变化xx不受也不影响外部电荷及电场的变化，这便xx了对扭秤系统的影响——当给两电容器充电完毕后（即确定起电机金属壳外表面和屏蔽导线内部不再有电荷时）将导线从起电机金属壳表面移除，用电磁测量仪器对两电容器周围空间进行检测以确定电容器接地外球壳的xx静电屏蔽作用。在确定了电容器的xx静电屏蔽性能后，将两电容器的引出线导线端接地，从而对两电容器进行放电，{zh1}将导线与一端接地的{wn}表连接，以进一步确定xx放电。
2、使两电容器远离扭秤系统，待T型架稳定后观察并记录反射光点在刻度尺上的位置L0(此过程应避免人员走动);接下来将两同心球壳电容器放置在等高绝缘支柱上
并同时移至与两小铅球附近距离相等的地方，且使铅球与电容器中心连线与金属杆垂直（用刻度尺进行测量，使r1=r2)。之后盖上真空罩并用真空抽气机将其内部空气抽尽(用气压表或其它仪器测定并记录罩内真空度).抽气完毕后,T型架两端小铅球与两铅制电容器间的万有引力作用将导致T型架发生转动并最终在石英悬丝的逆向扭转力矩作用下实现平衡和稳定.待T型架稳定下来后,观察并记录反射光点在刻度尺上的位置L1.
3、 利用强电源先后给起电机进行充电,使起电机金属壳与地面间两次产生某一等值高压电势(电势可为2000000V或更高的某一确定值,充电过程中须用静电计或其它电磁测量仪器对荷电金属壳进行电量或电势的测量和控制,从而保证金属壳外表面两次所负荷的电势和电量相等--即U1=U2,Q1=Q2).之后通过两电容器细长屏蔽导线将起电机金属壳所负荷的电荷先后转移至两电容器内球壳外表面--在给两电容器充电过程中仔细观察反射光点在刻度尺上的移动情况,借此我们可通过小平面镜即T型架的微弱转动情况来判定电容器充电后自身的引力质量是否改变.在给两电容器作电荷转移时,因电容器外球壳接地,所以两电容器内球壳将获得与起电机金属壳xx相同的电势和电量值(此时根据外壳接地的电容器电容公式:Cab=Qa/Ua即可算得两同心球壳电容器的电容大小;至于两同心球壳电容器内部所储存的电能,由公式We=QU/2并结合已测电压电量值即可求得). 在电荷转移后或给两电容器充电完毕后（此时起电机金属壳外表面电势为零），若观察显示反射光点在刻度尺上的位置发生变动，可待T型架重新恢复稳定,之后观察并记录反射光点在刻度尺上的xx位置 L2.
4、将两电容器屏蔽连接线引出端接地从而对两电容器进行放电，之后分别将导线端点与负极接地的{wn}表连接，在确定两引出线内无电流后，等待一段时间使T型架恢复稳定,之后观察并记录反射光点在刻度尺上的对应位置L3.
5、进行数据归纳和分析.比较L1、L2、L3与L0差值的大小，看是否有:L1-L0=L3-L0>L2-L0.
实验步骤II
在不改变实验条件(即不打开真空罩)的情况下按照上述实验过程及步骤重做实验(即维持环境温度及真空度不变),使起电机先后负荷更高的等值电势和电量值并用屏蔽导线转移至两电容器内球壳外表面(此时两电容器电压和电量值U1'=U2';Q1'=Q2'；且有U'>U;Q'>Q);这样通过严密的实验操作和观察我们可得到另一组T型架稳定后反射光点在刻度尺上的对应位置:L1'、L2'、L3'；再次比较L1'、L2'、L3'与L0之间差值的大小，看是否仍有:L1'-L0=L3'-L0>L2'-L0(这里可将步骤I中的L3视为II中的L1').
七、多次实验
认真分析并努力xx实验误差,打开真空罩后在不同的实验温度和真空度下按照上述实验方法和步骤多次做实验并记录数据,使两同心球壳电容器前后两步骤中带上不同的量值的电荷或具有不同的电势能,{zh1}观察并分析各物理量间的数量关系和规律.
八、实验总结
若多次试验结果均显示前后两试验步骤间的数量关系：L1-L0=L3-L0>L2-L0和L1'-L0=L3'-L0>L2'-L0以及L1=L3=L1'=L3'成立；且在U'>U,Q'>Q的情况下呈现出L2'<L2或L2'-L0<L2-L0的现象和规律,则说明电容器充电后的引力质量小于放电后或充电前的引力质量,且电容器xx放电后所对应的引力质量和充电前的质量相同;而当给两电容器充电后使它们的电势越高或使它们所负荷的电量越大--即内部电场所储存的电场能越大(由公式We=QU/2可知：同心球壳电容器内球壳所负荷的电量越大、电势越高，电容器内部电场能就越高),T型架稳定后反射光点相对于L0在刻度尺上移动的距离就越小.
这说明电容器的充电过程也就是自身引力质量向电荷质量转化的过程,同时也是外在引力场向电场转化的过程,且电容器所负载的电场能越大,引力质量向电荷质量转化的就越多,由此电容器这一宏观等量异性作用带电体的受重(即其与地球间的万有引力作用)及其与附近中性物质个体间的万有引力作用就越小!
九、利用精密天平或其它仪器测量单个电容器在充放电前后系统引力质量的改变量(用精密电磁类天平测量质量时须对电容器进行静电屏蔽处理--可将电容器置于密闭的金属盒内),然后研究电容器充放电前后系统引力质量的改变量与电量改变量间的对应数量关系和规律,看两者是否成正比关系.从而进一步揭示电场与引力场之间的内在转化关系和规律......
晚辈的学历低微，实验方案存在许多的不足，还请老师您能够见谅！如果这项实验能够在老师您的许可和帮助下成功的得以开展并得到验证的话，晚辈我一定会对您感激不尽的！
{zh1}晚辈真诚的祝愿老师您和家人在这美好的季节:身体健康!工作顺利!
此致
敬礼!
刘凯
