广东省博罗县高级中学（516100）
摘要：本文揭示了暗物质的客观实在，它不但对电荷有力的作用，它还是传播电磁波的介质。
关键词：电源，非静电力做功，电荷运动，电磁波，能量转化，牛顿第二定律，暗物质，暗物质作用力
麦克斯韦通过总结电磁感应现象，发现了变化的磁场可以产生感应电场，成功地解释了电磁感应感应电动势及感应电流的产生；他还通过总结非稳态电路，提出了位移电流的概念，成功了解决了安培环路定理的非稳态问题，再发现了变化的电场可以产生感应磁场；于是他预言了电磁波的存在，为电信业的迅速发展奠定了稳固的理论基础。
但是，该理论中是否还存在什么问题没有？似乎什么问题都解决了，的确是这样吗？
笔者也是从电磁感应现象入手，从磁通量不变有感应电流吗——这个问题入手，通过分析感应电动势的产生，电源中能量的转化，感应电流的产生（详见笔者《电源论》、《电源论（二）》及《金属导体导电原理》等文）等问题，终于发现了其中的某些蛛丝马迹。
1
1．1 电源内部的能量转化的困难
笔者在《电源论》、《电源论（二）》、《电源论（三）》等文中已详细论述了电源内部能量转化的过程，为了本文叙述的方便，在此笔者再次取超导直导体切割磁感线电源为例把这个过程阐述一遍。
1．1．1 电源内部能量转化过程
由于没有接通外电路之前，电源内部没有能量损耗，所以也没有能量的转化，只有在接通外电路之后，内、外电路要克服电子云气阻力需要消耗能量，这时，才有外界能量通过电源的作用转化为电能。当电流形成之后，电流流经外电路的同时，也流经电源导体，电流方向如图1所示。由于导体电源切割速度 不变，所以电源感应电动势大小不变， ，电流I大小也保持稳定，故该导体电源将受到大小为 ，方向向左的安培力的作用。这时要保证导体继续作匀速切割运动，必须给导体施加一方向向右，大小为 的外加动力的作用，使导体处于平衡状态。如果整根导体棒内有 个导电电子，则相当于每个电子上作用有安培力 （该安培力实际上是电子形成电流时其速度 所产生的洛仑兹力）和 的外加作用力。即此时电子共受到三个力 、 和 的作用，其中 和 是一对平衡力， 是电子随导体一起运动受到洛仑兹力， 。外加作用力 的作用下，对电子做了正功，使电子动能增大，但实际上电子在 的作用下动能并没有增大，因为 做了负功，把该增大动能增加量消耗，{zh1}再通过 做正功，把这些能量转化为电能。
这里电子受两个洛仑兹力的作用，其中一个 做负功，把外力 做的正功转化为电子的能量（不是随棒运动的动能），另一个 做正功，这两个洛仑兹力做的总功恰好为零。后一个洛仑兹力把前一个洛仑兹力做负功储存的能量转化电能。
1．1．2
（1）非静电力 对电子做了正功？
由图1电子的受力分析图我们可以发现，电子共受三个力，一个是平均拉力 ，一个是洛仑兹力 ，第三个也是洛仑兹力 。这三个力中，由 做功把外界能量向电子传递，由 做负功把该能量消耗不至使电子动能发生改变，{zh1}由 做正功把这些能量转化为电能。这种分析对吗？
难道在 的作用下， 不是对电子做了正功？如果是，那么根据动能定理，电子动能一定增大了；根据牛顿第二定律，电子应该做加速运动。由电流强度 可知，电源中各处的电流强度不相同，电流因电子定向移动形成，因此，电源正极电子运动速度最小，所以电流强度最小，电源负极电子运动速度{zd0}，所以电流{zd0}。于是该电流不符合连续性原理 ，造成了电荷在电源正负两极的积累。明显可见，这与实际电源电流的恒流情况是不相符的。
（2）非静电力 做的正功通过怎样的方式转化为电能？
我们说，非静电力 做了正功，把 做负功所消耗的能量转化为电能，那么，非静电力 做的功为什么不能使电子动能增大，不满足动能定理，难道动能定理不再适用？如果动能定理真的不适用了，那么又是通过哪种方式把这些能量转化为电能？
（3）牛顿第二定律不适用？
我们可以看到，电子只受三个力的作用下（其合力为 ），没有做加速运动，而处于平衡状态，牛顿第二定律不适用？
1． 2
在《电源论》、《电源论（二）》、《电源论（三）》中笔者把电源内外的电场作了详细的论述，由于普通的电源不是恒压电源，所以电源内部不存在像经典电源模型所描述的静电场，电源两极没有等量异种电荷，反之，由于电源内原子的极化，使电源外部产生一个电场，笔者把这种电场称为电场分配电场，当电源没有接通外电路时，电场分配电场只在电源外部存在，而是该电场并不像电荷产生的库仑电场，这种电场不是势场。电场空间各点没有电势高低之分别，所以放入该电场中的电荷，只要不构成闭合回路或等效闭合回路，电荷虽然受电场力的作用，但它并不会在电场力的作用下而产生加速运动，即使电场力非常大。
由于放入电场中的电荷可以是电子或质子等微观粒子，也可以是宏观的带电物体。不管宏观还是微观带电体，在电源外部空间的电场中的电场力作用下均不会发生加速运动。难道牛顿运动定律出现问题？
1．3
笔者在《电源论（二）》中已经对感应电场作过描述，明确了感应电场是一涡旋场——无位（势）场。即如果我们在感应电场中放入一个电荷，由于电荷在电场中没有哪一点比哪一点的电势能高一点或低一点，所以，电荷放在感应电场中任何一点其效果都是一样的，它{jd1}不会像放在电荷形成的库仑电场中一样，会从电势能高的地方往电势能低的地方运动，使电势能减小，电荷的动能增大。换句话说，静止放入感应电场中的电荷是不会运动起来的。
但是，我们都知道，放入感应电场中的带电粒子，它一定会受到感应电场力的作用，那么，为什么在感应电场力作用下带电粒子不会在该力方向产生加速度并从静止作加速运动吗？难道牛顿第二定律真的在微观世界里不适用？！
1．4
根据麦克斯韦电磁理论，在单个运动电荷的周围空间各点的电场强度是不断变化的，在运动方向前方各点的电场强度随着电荷靠近而不断增大，与运动相反方向各点的电场强度也随着电荷的远离而不断地减小。因此，在这些空间一定产生电磁波向外空间传播。
而我们都知道，电磁波不但是电磁振荡在空间的传播，更是电磁能量的传播，也就是说，有电磁波的地方必然有电磁能量的存在。运动电荷也会产生电磁波，这些电磁波的能量从哪来？笔者相信，肯定大家都会说当然是从运动电荷那里来。但是，我们别忘了，该电荷是在真空中运动，它没有受任何阻力的作用，没有任何外力对它做了负功，它运动的动能大小是保持不变的，而我们又说电磁波的能量也从运动电荷而来，难道运动的电荷会生产能量，能量不守恒？
1．5
通过以上一系列的问题，无论在电源内部还是在感应电场中，或是在运动电荷，我们总发现一些十分尖锐的问题，这些问题的矛头直指整个物理学的根基——牛顿第二定律、动能定理、能量守恒定律。难道在这些问题下，经过多少物理前辈辛辛苦苦建立的物理大厦就这样瓦解了吗？我们这些物理后辈应该怎样拿起武器来捍卫这个物理大厦？
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为了解决上述问题，笔者曾试图修正牛顿第二定律、动能定理，但解决了一个问题，解决不了第二个问题，总不能从根本上把所有的问题解决。于是，有一个非常大胆的想法在笔者头脑里诞生——难道不能假设这个宇宙中有这么一种物质——该物质的存在而产生以上一切问题？笔者暂且把这种新的物质称之为暗物质吧，这种暗物质与现在科普文章（论文）中的“暗物质”可能是指同一事物，同一回事，也可能不是，总之这种暗物质之所以要定义为暗物质，是因为它看不见，摸不着，但它不像电场、磁场等由实物粒子连带产生，暗物质不是这样，它本来就充满着所有物体内部及整个宇宙的所有空间。
2． 1 对运动电荷产生电磁波的解释
电荷在真空中运动，如果没有阻力的存在，电荷的运动动能就不能变化，其动能守恒，则它也不会产生电磁波。但是由于暗物质的存在，在电荷运动时对电荷产生了阻力的作用，从而使电荷作减速运动，电荷运动能量减小，也可以说是电荷对暗物质做了正功，暗物质的能量增加了，但暗物质不会储存能量，于是这些能量便由物质向外传播，形成了电磁波。
这个过程我们可以打个比方，电荷在暗物质中运动，好比船在水面行使，船受到水的阻力，船的能量减少，水的能量增加，船在水面上激起了一层层波浪，这些能量便由波浪由里向外传播。
2． 2
2． 3
电源内部的能量转化问题比较复杂。在前面我们讲了，由外界能源对电子的作用力 首先对电子做了正功，如果没有其他特殊情况，电子应朝着 的方向加速运动，但因为电源内部电流的形成，使电子在 的反方向受到一个洛仑兹力 的作用， 把 所做的功消耗殆尽，然后通过另一个洛仑兹力 做正功。
平常分析到这里，我们就非常主观地说把能量转化为电能了。笔者很不明白，为什么人们会想到 做功只能增加电子的动能，而想不到 做功也是只能增加电子的动能，难道 这个洛仑兹力有一种比较特异的功能，它能把它做正功直接转化为电能。
笔者很不明白的还有一点，平常我们给宏观物体受力分析，我们都会求合力，然后通过牛顿第二定律求加速度，而这里为什么不会呢？
在笔者提出了暗物质之后，一切便顺理成章了。由于电源内电荷受到非静电力（洛仑兹力） 的作用的同时，还受到了暗物质对电荷的作用下，该暗物质作用力与洛仑兹 大小相等，方向相反。在 对电子做正功的同时，暗物质作用力对电子做负功，再次把这些能量损耗，暗物质把这些能量损耗的同时再以另一种方式——电压分配电场能——把这些能量还原出来，并把这些能量分配在需要消耗能量的电路元件中予以消耗。
通过上述分析，电流形成后电源内部的电子受力是比较复杂的：外界作用力 ，洛仑兹力 ，洛仑兹力 还有暗物质作用力。由于以上各力的作用只是形成了电源电动势，如果电源导体是超导体，那么电流流过电源无需克服电子云气阻力，所以没有在电源导体内部形成电压分配电场。但如果电源导体并非超导体，电子在电源导体中作定向移动时，一定有电子云气阻力的作用，所以此时电源内部一定会形成一个电压分配电场，使电子在电压分配电场力的作用下克服电子云气阻力，继续作匀速运动，使电源内外电流保持恒定。即非超导体电源中，电子还会受到电场力与电子气阻力的作用。
2． 4
2． 5
当电源没有接通外电路时，电源内部电子受力情况如何，很明显了，它一定会受一个非静电力的作用，该力可以由洛仑兹力或感应电场力提供，在非静电力作用下，电子同样地没有做加速运动，因为暗物质也在这时对电子产生作用力了，使电子在两个力作用下平衡，并在暗物质作用力下，把非静电力转化为电源外部电压分配电场的特征，使电源产生电动势。
2． 6
由于暗物质概念的引入，使得前面所有的问题都得以解决，牛顿第二定律无需修正，动能定理没有问题，更不至触及能量守恒定律了。可见，暗物质早已露出了它的面目，只是我们太过粗心，把它给忽略了。
从上述分析可知：无论在电源的内外，只要涉及电荷的运动、电场向磁场的转化，电动势形成，暗物质就原形毕露了，它不但对电荷有力的作用，而且是它实现了能量的转化和传递。
3
暗物质终于露出了踪迹，宇宙空间、物体内外无不充满了暗物质，于是“自然害怕真空”这一被批判了这么许多年的话，又得被重新评价了，哪儿有什么真正意义上的真空？
关于暗物质的物理特性，实际上，物理前辈们早已测出了它的两个最基本的参数，那就是—— ， 。
关于暗物质的其他一些性质，还有待继续查明。
4 参考文献
[1]林海兵
[2]林海兵
[3]林海兵
[4]林海兵
[5]林海兵
[6]林海兵
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