磁场

磁场（Magnetic Field）

磁场是“《新理论物理学》架构”理论体系中宇宙电磁结构的基本组成之一。 它不是独立存在的力场，而是由电荷系统的运动、电偶极子旋转或电场变化所产生的**电场动态分量**。

在该理论中，磁场与电场同源，二者共同构成万有电磁力的双重表现。 > 电场定义存在，磁场定义变化。 > 电场静定，磁场生动。 > 二者合成宇宙的连续运动。

基本定义

磁场（Magnetic Field）是电荷或电偶极体系在运动状态下形成的环形空间作用场， 描述了电场随时间或空间旋转变化所产生的方向性与力的分布。

其矢量形式为：

$\overrightarrow{B}=\mathrm{\nabla }\times \overrightarrow{A}$

其中：

• $\overrightarrow{B}$ 为磁感应强度；
• $\overrightarrow{A}$ 为磁矢势；
• 当电场随时间变化时，磁场随之生成。

理论起源

在“新理论物理学架构”中，宇宙的最小物质单元是光子电偶极子： 由一对正、负单元电荷 (+q₀, −q₀) 组成的稳定旋转体。 当该电偶极子自旋或平移时，形成环流电流，从而在周围空间诱导出磁场。

因此： > 磁场是电偶极子内部电场旋转的空间延伸。 > 电场 → 空间形态；磁场 → 时间形态。

数学表达

理想偶极磁场的一般表达式为：

$\overrightarrow{B}(\overrightarrow{r})=\frac{{\mu }_0}{4\pi r^3}[3(\overrightarrow{m}\cdot \hat{r})\hat{r}-\overrightarrow{m}]$

其中：

• $\overrightarrow{m}$ 为磁偶极矩，$\overrightarrow{m}=I\overrightarrow{S}$ 或 $\overrightarrow{m}=\frac{d\overrightarrow{p}}{dt}$；
• $\hat{r}$ 为单位方向矢量；
• $r$ 为距场源中心距离；
• ${\mu }_0$ 为真空磁导率。

在动态情形下，磁场与电场满足麦克斯韦对称方程组：

$\{\begin{array}{l}\mathrm{\nabla }\cdot \overrightarrow{E}=\frac{{\rho }_q}{{ϵ}_0},\\ \mathrm{\nabla }\times \overrightarrow{E}=-\frac{\partial \overrightarrow{B}}{\partial t},\\ \mathrm{\nabla }\cdot \overrightarrow{B}=0,\\ \mathrm{\nabla }\times \overrightarrow{B}={\mu }_0{ϵ}_0\frac{\partial \overrightarrow{E}}{\partial t}.\end{array}$

这说明： > 磁场并非独立场，而是电场的时间导数（或空间旋转分量）。

磁场的结构特征

特征	描述
形态	环形闭合，不存在“磁单极子”；磁力线总是闭合曲线。
方向	由右手定则确定：电流方向为拇指，磁场方向为四指弯曲方向。
衰减	强度随距离 r 的三次方递减：$B\propto 1/r^3$。
能量密度	$u_B=\frac{B^2}{2{\mu }_0}$，与电场能量密度对称。
动态性	电场变化即生磁，磁场变化又生电，形成电磁波的自维持机制。

宇宙层级的表现

（1）光子层面

光子自身具有电偶极子结构，其旋转形成自维持磁场。 光的磁场是光子传播的内在组成部分，是能量流动方向的体现。

（2）物质层面

原子、分子中的电子运动形成微观环流磁场，是磁性、感应、电流与能量传递的基础。

（3）天体层面

行星、恒星、星系均可视为巨大的等效电偶极体系，其自转与电荷分布形成宏观磁场。 这些磁场是宇宙基底电磁场的主要构成部分。

（4）宇宙层面

整个宇宙充满电磁场的叠加与相互耦合，形成稳定的基底磁场结构。 磁场的总体分布决定了宇宙旋向、星系形态与宇宙膨胀的方向性。

与电场的关系

在“新理论物理学架构”中，电场与磁场为同一电荷场的不同表现形式：

• 电场为电荷静态分布的势场；
• 磁场为电荷运动或电场变化的动态投影。

它们相互转化：

$\overrightarrow{B}=\frac{1}{c^2}(\overrightarrow{v}\times \overrightarrow{E})$

表明磁场是运动电场的相对论性表现。

与传统物理学的差异

概念	传统物理学观点	新理论物理学观点
磁场起源	电流或磁偶极矩	电偶极子电场的旋转分量
电磁关系	电场与磁场相互独立	电场与磁场同源共体
光的本质	电磁波传播	光子电偶极子的旋转电磁流
磁单极子	不存在	不独立存在，仅为偶极对称的极限形式
宇宙磁场	各天体独立磁源	宇宙基底电磁场的宏观耦合

哲学与物理意义

磁场揭示了“运动即生成”的宇宙原则：

• 电场对应存在，磁场对应变化；
• 静态对应秩序，动态对应生成；
• 宇宙通过电场与磁场的循环形成自维持的连续动力结构。

> “磁者，动之迹；电者，静之形。 > 二者交生，万象自成。”

这一思想体现了万物同原 万事同理的宇宙观， 并在统一场论中体现为“电磁一元场”的对称与循环。

理论延伸

• 电偶极子磁场与光子自旋角动量的对应模型；
• 宇宙基底磁场分布与引力常数 G 的耦合研究；
• 电磁对称性破缺与时间方向性起源；
• 星系磁场旋向与宇宙膨胀的相关性分析。

相关核心条目

• 电偶极子磁场
• 光子电偶极子
• 等效电偶极子
• 万有电磁力
• 宇宙基底电磁场
• 统一场论
• 《新理论物理学》架构

主要参考文献

• 《光子、光、电流、热与能》
• 《对物质结构、结构能与作用力的探索思考》
• 《万物同原 万事同理》
• 《新宇宙观理论》
• 《问思拾贝杂集》

作者与出处

本词条基于海天雨虹理论物理研究思考团队原创文稿整理。 原载微信公众号《科学前沿·思考未来》（2023–2025）。