磁单振波产生的原理与具体运用

　　摘   要：　磁单振波是由单向振荡的位移电流和单向振荡的感应磁场在空间中互相激发交替产生形成的一种特殊的电磁波, 远离了波源的磁单振波在真空中传播时产生的感应磁场是一种完全脱离了波源独立存在于空间和时间中的量子磁场, 因为这种量子磁场只能对处在磁单振波传播方向上阻碍磁单振波传播的电子产生作用, 并且只能产生单一个磁极的作用, 所以叫做真空单极量子磁场。磁单振波推进技术是一种利用稳态真空单极量子磁场来推进的超前的宇航技术。

　　关键词：　平衡点; 交变振荡; 单向振荡; 稳态真空单极量子磁场;
 

　　1、 磁单振波产生的原理

　　电流强度或磁感应强度的周期性变化叫振荡。电流强度或磁感应强度从平衡点开始, 在正向最高点和负向最低点之间随时时间作周期性重复变化, 叫交变振荡。正向或负向指的并不是电流或磁场的方向, 而是电流强度或磁感应强度的变化量相对于平衡点的方向, 如图1所示, b点为平衡点, a点为负向最低点, c点为正向最高点, 磁感应强度从b点开始, 在ac两点间随时间作周期性重复变化, 且ac两点都在0点正上方, 故是一种磁场方向恒定不变的交变振荡。与交变振荡不同, 电流强度或磁感应强度从平衡点开始, 只在正向最高点和平衡点之间随时间作周期性重复变化, 或者只在负向最低点和平衡点之间随时间作周期性重复变化, 叫单向振荡。图2表示的是平衡点为0点的正向单向振荡磁场;图3表示的是平衡点为0点的负向单向振荡磁场。从本质上来看, 导体中电流强度的振荡变化是由于大量自由电子在变化的电场作用下, 运动速度发生振荡变化引起的, 当大量自由电子在变化的电场作用下, 运动速度呈交变振荡变化时, 就会形成交变振荡电流, 激发交变振荡磁场;当大量自由电子在变化的电场作用下, 运动速度呈单向振荡变化时, 就会形成单向振荡电流, 激发单向振荡磁场。

　　位移电流存在于有电场变化的空间中。位移电流与传导电流一样具有磁效应, 且两者激发磁场的规律相同。在真空中, 位移电流只能从0开始变化, 位移电流的平衡点只能是0点。由交变振荡的位移电流和交变振荡的感应磁场在空间中互相激发交替产生形成的电磁波叫交变振荡电磁波。目前人类通信用的无线电波和微波等, 都属于交变振荡电磁波。由单向振荡的位移电流和单向振荡的感应磁场在空间中互相激发交替产生形成的电磁波叫单向振荡电磁波, 简称磁单振波。远离了波源的磁单振波在真空中传播时产生的感应磁场是一种完全脱离了波源独立存在于空间和时间中的量子磁场, 这种量子磁场只能对处在磁单振波传播方向上阻碍磁单振波传播的电子产生作用, 并且只能产生单一个磁极的作用, 所以叫做真空单极量子磁场。真空单极量子磁场所具有的磁能本质上是一种真空能。

　　图1:磁场方向恒定的交变振荡

　　图2:正向单向振荡磁场

　　图3:负向单向振荡磁场

　　图4:磁单振管的原理简化图 (箭头表示感应电流方向)

　　图5:三波合成原理示意图

　　图6:高阶合波合成原理示意图

　　图7:U形电子回旋发动机的原理简化图

　　图8:圆形电子回旋发动机的原理简化图

　　2、 磁单振管的机理

　　磁单振管的机理与多腔速调管的机理有点相似, 两者都是利用周期性的电子团来感应出振荡电流, 激发电磁波。一个简单的磁单振管主要由脉冲电子发射器, 电子团渡越管, 电压感应膜片, 单向谐振腔, 电子收集器, 以及功率耦合输出系统等构成 (如图4所示) 脉冲电子发射器每个周期都向渡越管中发射一团电子, 当电子团从渡越管的上孔和下孔之间经过时, 上下两片电压感应膜片都会感应出单向振荡的电压, 驱动腔壁上的自由电子运动形成单向振荡的电流。电子团进入电子收集器后会被收集起来重复利用。功率耦合输出系统主要由感应环, 传输线和发射天线等构成。感应环放置在谐振腔中, 感应环的两端通过传输线与发射天线的两端连接。当穿过感应环的磁通量呈单向振荡变化时, 感应环就会感应出单向振荡的电流, 单向振荡电流通过发射天线向外辐射出磁单振波。

　　3、 稳态真空单极量子磁场的合成

　　稳态真空单极量子磁场的合成方法主要有三波合成和高阶合波合成两种。三波合成的方法如图5所示, 让三束调制好的磁单振波在真空中传播过特定的路程后在A点处叠加, 其中两束磁单振波在A点处激发两个起振时间相差半个周期的等幅同频率的正向单向振荡磁场, 产生如图5中虚波浪线所示的一阶合波。第三束磁单振波在A点处激发一个时间, 频率和振幅都与一阶合波相同的负向单向振荡磁场, 这个负向单向振荡磁场刚好与一阶合波互相抵消, 从而产生一个如图5中横虚线所示的稳态真空单极量子磁场。

　　高阶合波合成的原理如图6所示, 两束时间相差半个周期的等幅同频率同向的磁单振波在真空中传播过特定的路程后叠加, 合成的波称为一阶合波;两时间相差半个周期的等幅同频率同向的一阶合波叠加, 合成的波称为二阶合波。以此类推, 两时间相差半个周期的等幅同频率同向的n阶合波叠加, 合成的波称为n+1阶合波。在图6中, a点既是原波最高点, 同时也是一阶合波的平衡点。b点为一阶合波的最高点, 一阶合波的振幅为b-a, 显然, 一阶合波的振幅小于原波的振幅。C点为二阶合波的平衡点, c点的值为b+a, d点为二阶合波的最高点, 二阶合波的振幅为d-b-a, 因为d<2b, 所以d-b-a<b-a, 即二阶合波的振幅小于一阶合波的振幅。依此类推, n+1阶合波的振幅总是小于n阶合波的振幅, 越高阶的合波振幅就越小, 最高阶合波的振幅远远小于其最高点的值, 可忽略不计, 最高阶合波可看作一个稳态真空单极量子磁场。

　　4、 U形和圆形电子回旋发动机的机理

　　电子回旋发动机是一种利用稳态真空单极量子磁场来推进的超前的宇航发动机。与传统火箭发动机单一的圆柱形构造不同, 电子回旋发动机可按要求设计成U形成或圆形等各种不同的形状。图七是一个U形电子回旋发动机的原理简化图, 它主要由一个D形磁单振波发射器和一条U形束流管等构成。D形磁单振波发射器可从0到180度的角度发射特定数目的调制好的磁单振波束, 在真空中合成一个半圆状的稳态真空单极量子磁场, 使电子受到真空磁力的作用, 沿着半圆形的轨道从U形束流管的一端运动到U形束流管的另一端, 电子与D形磁单振波发射器之间的距离远大于一个特定的值, 避免电子与波源相互作用。因为电子受到的真空磁力的反作用力没有作用到发动机上, 所以, 在电子穿过半圆状的稳态真空单极量子磁场的过程中, 发动机没有动力, 避免了“引力场红移”现象的产生。当电子穿过U形束流管的半圆段时, 会受到静磁场的作用沿着半圆形的管道运动, 在这个过程中, 电子受到的磁力的反作用力通过静磁场作用在发动机上, 使发动机获得前进的动力。电子在稳态真空单极量子磁场和静磁场之间不断地回旋往复, 使发动机获得源源不断的真空磁动力, 推动系统前进。

　　图8是一个圆形电子回旋发动机的原理简化图, 它主要由一个双向磁单振波发射器, 前后两根动力管, 以及两条半圆形的束流管等构成。双向磁单振波发射器与每根动力管之间的距离远大于一个特定的值, 避免穿过动力管的电子与波源相互作用。双向磁单振波发射器可同时向前后两个相反的方向发射特定数目的调制好的磁单振波束, 在前后两根动力管中合成稳态真空单极量子磁场, 使穿过动力管的电子受到真空磁力的作用, 推动系统前进。

　　参考文献：

　　[1]李昌颖.量子发动机[J].科技信息快报, 2010 (11) .
　　[2]李昌颖.单极量子发生器[J].武汉科技信息快报, 2011 (05) .