电偶极子

电偶极子

本页定义与阐释“新物理架构”中的电偶极子：由不重合的正、负电荷组成，具有方向性的电荷对。该概念贯穿微观（光子）到宏观（等效电偶极子）的统一描述。

一、基本定义

定义 D1：

电偶极子由一对电荷 $(+q,-q)$ 构成，间隔矢量为 $\overrightarrow{d}$（由负指向正）。其偶极矩

$\overrightarrow{p}\equiv q\overrightarrow{d}.$

定义 D2（本架构）：

光子 为宇宙中最小、最基本的电偶极子（最小稳定组合体），其两端分别为单元正电荷与单元负电荷。

二、场与能量表达

点偶极在远场的电势（真空）：

$\mathrm{\Phi }(\overrightarrow{r})\approx \frac{1}{4\pi {\epsilon }_0}\frac{\overrightarrow{p}\cdot \hat{r}}{r^2}.$

电场（远场近似）：

$\overrightarrow{E}(\overrightarrow{r})\approx \frac{1}{4\pi {\epsilon }_0}\frac{1}{r^3}[3(\overrightarrow{p}\cdot \hat{r})\hat{r}-\overrightarrow{p}].$

偶极—偶极有效势能（方向依赖）：

$U_{\mathrm{d}\mathrm{i}\mathrm{p}}(r,\theta )\sim -k_d\frac{p_1{p}_2(1-3{\cos }^2\theta )}{r^3},$ 其中 $\theta$ 为两偶极方向夹角；该取向项导致“吸引/排斥”的角度选择与锁相效应（见 电偶极子理论）。

三、与力学量的关系

物理量	表达式	含义
偶极矩	$\overrightarrow{p}=q\overrightarrow{d}$	方向由负指向正
受力矩	$\overrightarrow{\tau }=\overrightarrow{p}\times \overrightarrow{E}$	外场使偶极取向趋于能量最低方向
势能	$U=-\overrightarrow{p}\cdot \overrightarrow{E}$	与取向余弦相关

四、层级视角（本架构）

• 最小层：光子 = 最小电偶极子；具最基本电磁场。
• 中观层：光子堆 / 准光子堆 的统计等量组合在宏观上呈现中性但保留偶极耦合。
• 宏观层：等效电偶极子 —— 原子、分子、凝聚态、乃至天体在平均意义上可等效为偶极体；其相互作用的平均吸引分量对应 万有电磁引力 的宏观表现。

五、与“引力”的关系（本架构要点）

在“新物理架构”中，宏观“引力”现象可理解为等效电偶极子之间平均电磁相互作用的吸引分量；当大量偶极在统计上取向接近中性时，出现单极化的有效近似（距离依赖近似为 $\propto 1/r^2$），参见 电偶极子理论 与 电偶极子与统一场论。

六、典型示例

6.1 光子（最小偶极）

一正一负单元电荷相切成对的稳定组合体；其电磁场为两端电场叠加的合成场。见：光子。

6.2 等效天体偶极

行星/恒星等宏观物体在平均意义上可等效为偶极体；外场力矩 $\overrightarrow{\tau }$ 诱发取向变化、进动与锁相，见：天体公转自转及效应。

6.3 物质组合的偶极指纹

非光子堆（正负不等量）更显电性；光子堆/准光子堆（等量/近等量）以电磁性与偶极效应为主。

七、可检验性（判据草案）

• P1：偶极取向能谱判据 —— 测量样品在不同外场取向下的能量差，拟合 $U=-\overrightarrow{p}\cdot \overrightarrow{E}$ 与 $U_{\mathrm{d}\mathrm{i}\mathrm{p}}(r,\theta )$ 的角度依赖。
• P2：轨道进动校正 —— 在高精度星历中加入偶极—偶极项，检验残差降低（参见 天体公转自转及效应）。
• P3：宏观等效偶极对比 —— 比较有/无明显等效偶极矩体系的“引力”等效差异。

八、常见记号与单位

符号	含义	单位（SI）
$\overrightarrow{p}$	偶极矩	C·m
$\overrightarrow{d}$	电荷间位移矢量	m
$q$	电量（单元电荷、等效电荷）	C
$\overrightarrow{E}$	电场强度	V·m^{-1}

九、与其他条目的关系

光子 · 等效电偶极子 · 电磁体 · 电偶极子理论 · 电偶极子与统一场论 · 万有电磁引力 · 光子堆 · 准光子堆 · 非光子堆

十、图示（Graphviz）

十一、版本信息

版本：1.0

备注：本条目与“新物理架构”中的四大核心与六大分支互为参照，强调光子为最小偶极与宏观等效偶极的统一视角。