8.由相对论原理推导电荷不变性

8.由相对论原理推导电荷不变性一般认为作为相对论与量子力学等现代物理理论基础之一的电荷不变性是实验规律，为此Lyttleton以及Bondi假定如果宇宙是不断膨胀并对称，电荷又不断产生，那么Maxwell方程有两个必须修改为，其中为宇宙半径，为矢标二势：但我们若严格回到相对论Lorentz变换就会发现，Einstein已于《相对论原理及其结论》中对电荷不变性作出了严格证明，后来学者未对此多加留意才产生了一些其他的假说与说法.兹简述如下：把电磁场分别设制成分量式：则有如下Maxwell方程：而定理表明等于电荷密度的4倍.为速度矢量，遵守如下Lorentz变换式：

其中，再把Lorentz变换式代入上述Maxwell方程得 其中 而设一个带电体相对于系是静止的，这时它参照于的总电荷为在S参照系一个给定的不变的时间t，由于电荷不流动，有代入上述公式：可见电荷在匀速惯性参考系变换之下，具有Lorentz不变性.这一点与电荷守恒的经典规律也是相辅相成的.如果上述电荷运动变换下可变，那么由于物体内各载荷粒子运动速度各不相同，那么原来静止的或速度不同的体系，在速度异动之后会表现出相异的电荷和出来，甚至会突然生出许多电荷量出来，失去中和甚至产生强大暴炸，而现实物体业已证明不存在这种现象；反之，如果电荷守恒，而Lorentz变换下可变，也会破坏这种守恒.可见电荷不变性与守恒律这个现代物理的基本原则，也是Einstein相对论原理严格要求的.更进一步地要求任意参考系电荷守恒，可以作为我们推导广义相对论的另一致命条件，同时也要结合混合加速参考系与德布罗意振荡到物质波的变换，以及任意加速/加加速参考系对于标量场转为标矢量场的广义洛仑兹变换，实际上在惯性参考系变换中，任何标量场已经证明变成了标矢量场.对应于电场、磁场在Lorentz变换之下可以相互转化，磁矢势、电标势也如空时坐标一样可以相互转化，电AB效应与磁AB效应也可以通过规范变换或者Lorentz相对运动参考系变换而相互转化，有关实验如约瑟夫森之类器件在有关变换下的性能改变研究是有价值的.非电磁类势场如上述积分作为整体量对量子干涉效应的参与所导致的AB效应，也可按相对运动参考系Lorentz变换下代入研究，如引力势等，其有关引力矢量势能效应也具有可复验的不变性，而由此发现的规范不变性也值得研究，其与电磁场相异的是质量不像电荷那样在洛伦兹变换下不变，而是有一个爱因斯坦因子.关于用Lorentz变换代入各种标势力场的空时函数中研求其相应的矢势效应的理论,可以参考[美]康奈尔大学校长D.R.Corson与加拿大物理学家协会主席Montreal大学物理系主任P.Lorrain合著《电磁场与电磁波》（人民教育出版社1980年7月第1版）第六章有关讨论.从这个意义上说，任何无旋力（标势）场积分，在与电磁相关坐标/规范变换有可能相异的Lorentz坐标/规范变换之下，均有旋转力(矢势)场滋生出来，形成矢势、标势共生场，这是相对论变换效应，其整体积分具有不变性，对量子波函数相干叠加产生确切实在可复验的物理效应，这种相干叠加条纹移动是客观的、可以复验的，它是不依参考系的选择或规范的选择而变的，也是一种全域关联影