摘要 场是什么？物理中的场指的是物体所具有的属性。场不是物质，而是物质发生作用的范围或空间，场只能存在于物质的周围，不能脱离物质而存在。电场是电荷产生的，是带电粒子的固有属性，没有电荷就没有电场，而磁场是带电粒子的运动产生的，它是电场的运动效应，没有电场就没有磁场，没有电场与观察者的相对运动也没有磁场，麦克斯韦方程只是用数学方法对电场和磁场进行描述，并没有描述电与磁的物理过程。
场，本义是指平坦的空地，筑土为坛，除地为场。在数学上是指一个向量到另一个向量或数的映射，在物理中，指某种空间区域，具有一定性质的物体能对与之不相接触的物体施加一种力。通常用力线表示，力线密集的程度代表力的强度和该区域场的大小。
物理中的场，最先是法拉第为描述电的相互作用和磁的相互作用而引入的一个辅助形象概念，描述电的相互作用时，法拉第用一些“力线”来表述电力的作用性质。这些“力线”的性质就是法拉第“电场”的性质。对于磁力作用，法拉第同样也以“力线”的特性来表示，并称之为磁场。后来场的概念又用来描述其他的物理现象。如温度在物体内部的分布。人们把物体内部的温度分布描述为坐标和时间的函数。流体的速度分布也可以描述为速度“场”，这里“场”是一个描述某种物理规律在一定空间中分布的数学函数，是一种描述物质内部物理规律的数学手段。
把“场”看成是物质的一种表现形式是麦克斯韦电磁理论诞生以后的事。麦克斯韦从理论上证明了电磁场的存在，人们就认为电磁场也像温度场和速度场一样要借助于介质来传递，而这种介质就是以太，但人们用各种实验来检验“以太”的性质并证明它的存在，但最终以迈克尔逊-莫雷实验否定了以太的存在。最后人们只好假设电磁场本身就是物质，它的传播不需要任何介质，但这种假设不一定正确。
场是物质吗？这是一个物理学界甚至哲学界争论了200多年的老问题，到目前也没有统一答案。本文认为：场不是物质（如果场是物质，必须说明它是什么物质），而是物质发生作用的范围或空间，场不同于物质，但也是一种实在。场的实际内容是一定范围内的物理作用，实物和场是不可分割地相互联系而存在，场只能存在于物质的周围，不能脱离物质而存在。物质能够独占空间，具有排他性，而场可以在任何空间进行无限制叠加，即使是完全不同性质的场。
场是物质与生俱来的属性，不存在传播速度的问题（没有传播速度或者传播速无穷大），是一种超距作用。例如，带电粒子是一种物质，它的周围就存在电场，这个电场是带电粒子与生俱有的，因此，它对另一个带电体的作用是直接给予的，不需要中间物质传递，也不需要时间。在量子力学中，认为光子是传递电磁相互作用的基本粒子，但光子是什么？是从哪里来的？又是如何传递相互作用的？谁也说不清楚。
引力场是任何具有质量的物体所具有的属性。引力也属于超距作用，例如，在日食发生时，地球受到太阳和月亮的引力方向连成一线，它们对地球的潮汐作用会叠加，达到最大，但是，每次发生日食时，我们测量潮汐作用引力最大的时间，并不是日食发生的时间，而是退后大约40秒，与地、月、日实际连成一线的时间几乎同时。如果引力的传播速度是光速，那么地球上潮汐最强的时刻应该会提前40秒才对，但实际情况却不是这样，这说明，光的传播需要时间，而引力的传播却几乎不需要时间！在牛顿模型中，引力瞬间传播：一个大质量物体施加的力直接指向另一个物体的当前位置。例如，尽管太阳距离地球500光秒，但牛顿引力描述的是地球上的一个力指向“现在”太阳的位置，而不是500光秒前的位置。将“光传播延迟”加入牛顿引力中会使轨道不稳定，导致预测与太阳系观测明显相矛盾。天文学家在利用牛顿定律计算星球之间的引力时，不论两个星球之间的距离有多远，都无视引力的速度问题，把引力的传递当成瞬间的，这样做也从来没有出过问题。
科学家们通过脉冲星扫过地球的周期变化，可以知道地球在宇宙空间中的位置变化。无论采用哪个脉冲星计算，得出的结果都是：地球受到太阳的引力方向是指向实际太阳的，这就等于说，地球与太阳之间的引力传递几乎是瞬间的，而牛顿本人则认为两个物体之间的引力是瞬间传递的，也就是说，引力的速度是无穷大。这说明了“引力的速度是光速”的假设不成立，据估计，引力的速度至少超过光速1亿倍（本小节内容部分摘自《大科技杂志社》引力的速度真的是光速吗？）。
物理中的场指的就是空间，是具有某种物理属性的空间。场不是物质，是物质发生作用的场所。场不需要传递，它是物体固有的属性，是与生俱有的。场依附于物体，没有物体就没有场。
1861年，麦克斯韦在它的“物理力量线”中，认为磁场强度H直接等于纯涡度（以太的旋转），而B是加权涡度，对涡旋海的密度进行加权，磁导率μ是（以太海洋）密度的度量。
1890年，声名卓著的开尔芬提出：电效应是由以太的平动引起的，磁现象是由以太的转动引起的。
现代物理对电场的定义为：电场是电荷及变化磁场周围空间里存在的一种特殊物质。这种物质与通常的实物不同，它虽然不是由分子原子所组成的，但它却是客观存在的特殊物质，具有通常物质所具有的力和能量等客观属性。而对磁场的定义为：磁场是磁体及运动电荷周围空间里存在的一种特殊物质。
这种特殊物质是什么？谁也不知道，这里引用彭晓韬先生的一段描述：如果电场是一种特殊物质，则电子和质子产生的特殊物质应该是两类完全不同的特殊物质，这两类特殊物质还需同时具有以下各类基本特性：
A. 以点电荷为球心的球对称分布；
B. 以点电荷为球心、以距离球心r的平方反比降低物质密度；
C. 点电荷须以其为起始点、以光速C向各个方向发射特殊物质，且当点电荷运动时，其产生的特殊物质也得随其改变空间分布规律；
D. 电子和质子产生的特殊物质性质相反；
E. 电子或质子产生的特殊物质相遇时互相排斥、电子与质子产生的特殊物质相遇时相互吸引；
F. 两个电子或质子产生的特殊物质同时作用于另一个点电荷时，作用结果遵循矢量叠加原理；
G. 不同电子或质子产生的特殊物质可以同时处于同一空间位置上，即这类特殊物质是不独占空间的；
H. 无论是电子还是质子产生的特殊物质均不会对中性粒子（中子）产生任何作用；
I. 任何一个电子或质子所产生的特殊物质应该充满整个宇宙；
J. 同性特殊物质反向运动相遇或异性特殊物质同向运动相遇时会相互抵消而消失，但不能破坏能量与动量守恒定律。
从以上对特殊物质基本属性的要求可知：宇宙中不可能存在这样的特殊物质，既要相互抵消而消失，又不能破坏能量与动量守恒定律；既要偶尔与同性相消，又要偶尔与同性相吸。因此，电场不可能是具有动能与动量的、仅与带电体产生相互作用的特殊物质。
本文定义：电场是电荷产生的，是对放入其中的电荷有力的作用的空间。磁场是电荷运动产生的，是对放入其中的运动电荷有力的作用的空间。
严格地讲，磁场不能称为场，它并不是物体的固有属性，它只是一种运动效应，而且与参考系有关。
学界主流定义电场是一种特殊物质，但又不说明是什么物质，这并不是科学的态度。
在 20 世纪之前，以太是物理学家深信不疑的物质，所做的理论、研究、成果都是围绕着以太而展开。在牛顿之前，关于物体之间的作用就存在两种对立的猜想：一种认为物体之间除了接触作用之外，还存在超距作用；一种认为物体之间的所有作用力都是近距作用，两个远离物体之间的作用力必须通过某种中间媒介物质传递，不存在任何超距作用，这种中间媒质被称为以太。麦克斯韦也认为：在空间存在着以太物质，场的各种实在的属性被赋予以太，电磁场的扰动以波的形式传播，其速度等于光速。
本文认为：不论任何物理“场”，都是指具有某种性质的空间，是物质的一种属性。物质间存在超距作用，其作用不需要时间，也不需要中间媒介传递。任何物质都具有质量，不存在没有质量的物质，而任何场都没有质量。以太是物质，与其他物理场没有直接关系。
既然以太与电磁场无关，为什么的真空磁导率与以太的密度相等？
在麦克斯韦之前，没有磁感应强度B这个概念，量度磁场的物理量是磁场强度H，磁场强度H与电流的关系为。从这个式子可以看出：磁场强度只与电流有关，与以太无关。
磁感应强度B是麦克斯韦引入的，在引入B时明确指出：H是以太的涡度，B是加权涡度，是用以太的密度进行加权：，其中μ就是以太的密度。进入20世纪以后，人们否定了以太，但却继承了麦克斯韦方程组，把加权涡度改成了磁感应强度，把以太的密度改成了真空磁导率。
在现代电磁理论中，真空磁导率是定义值：μ0= 4π×10-7牛顿/安培2，是由公式定义的，此式是真空中两根通过电流相等的无限长平行细导线之间相互作用力的公式，式中I是导线中的电流强度，a是平行导线的间距，F是长度为L的导线所受到的力，并规定当L= 1米，a=
1米，I= 1安培时，F= 2x10-7牛顿。
很明显，在电磁场理论中，B和D的引入是画蛇添足，因为，，而且和都是常量！没有D、B，这些物理量并不影响电磁场理论的发展(但影响电磁波理论)。麦克斯韦之所以把和引入到电磁理论中，就是因为他假设是以太的密度，是以太的体积压缩系数，因此，电磁波在真空中的传播速度才变得合情合理。
为什么真空磁导率的定义值是= 4π × 10-7 N/A2？这个值实际上是通过电磁波理论获得的，电磁波的平均能量密度可表示为：，与声波具有高度相似的表达式，而且E和H的比值是常量：E/H= 120π，与联立即可得到的值。但在电磁场理论中无法确定的值，因为只有这一个关系式，H可以根据确定，但B是由H和确定的，没有就没有B，的定义式也是在安培的定义改变后给出的。
可见，电磁理论中的真空磁导率与以太的密度相等是由历史原因造成的，因为真空磁导率是麦克斯韦作为以太密度引入的，但其值是根据电磁波理论确定的，它在电磁场理论中只是一个常数，没有物理意义。它是为了场与波建立联系而引入的，但却把电磁波理论引入歧途（在《电磁场与电磁波的区别》一文中将详细讨论）。
有一种观点认为：磁场是电场的相对论效应，磁与电同源，电场强度与磁感应强度的关系可表示为，其中，v是电场的运动速度，是单位矢量，c是光速，台湾科技大学工学博士宫非利用相对论给出了推导的过程（https://www.zhihu.com/question/ 294497161/answer/1629132693）。
但是，根据经典电磁理论同样可以推导出这个关系，如图1所示，A、O是空间中的任意两个点，假设A点有一电量为q的电荷，O点是一观察点，A、B两点的距离为r。如果A点相对O点静止，则O点的电场强度为，磁感应强度B
= 0。如果A点相对O点的运动速度为v，则O点的电场强度仍为，但磁场强度变为。比较E和B可以得出：。与宫非博士不同的是，他假设电场的传播速度为c，而本文中的假设是电场的传播速度无限大。
图1.点电荷所产生的电场与磁场的关系
可见，对于点电荷，在同一个观察点上，只要粒子的运动速度是一定的，E和B的比例就是确定的，虽然E与B存在一定的关系，但是我们不能说是电场产生了磁场，因为电场并没有变小，但可以说磁场是电荷（或电场）的运动效应，磁场的能量来自于电荷的运动，与相对论无关。
用户名为tzp39215819707的博客中有一段话：“麦克斯韦经典理论”的前半部分：“变化磁场周围产生的电场”能精确检测到，也很常见；但是后半部分：“变化电场周围产生的磁场”几乎检测不到。把两块平行金属板连接电池充电后，平行金属板间就是一个电场，此时，若电场周围有一个精密的磁针，当改变电场强度（如：改变金属板间的距离、改变接触面积、移动电场位置等）时，磁针没有任何转动。显然，变化电场周围不能直接产生变化磁场。但是，如果变化电场周围增加一根导体，导体内会产生电流，导线周围就产生磁场。通常，我们会误以为是变化电场直接产生了磁场，但事实上，磁场是电流的结果。一句话，没有导体存在的情况下，无论电场怎么变化也产生不了磁场。由此可见，电流才是产生磁场的根本，变化电场周围根本不存在磁场。因此，在没有导体的真空里，就无法产生“电、磁在空间相互激变”。
在我们的教科书中有这样一段话：“只要电场发生变化就能够产生磁场，均匀变化的电场产生稳定的磁场”，有麦克斯韦理论为证：，但在实际中，很难找到有力的证据。最先否定变化电场产生磁场的是Rosser,Gv
W .（Does
the displacement current in empty space produce a magnetic field?[J].
Am.j.phys, 1976, 44(12):1221-1223.），北京大学物理系的赵凯华教授在《位移电流不激发磁场简例》（《大学物理》2001年第6期）中，直接否定了变化的电场产生磁场。苏景顺，谢革英在《似稳条件下位移电流不激发磁场的证明及其例证》（河北建筑工程学院学报，2007, 25(4):3）中，从理论上证明了变化的电场不能产生磁场。类似的文章还有很多，例如朱久运（关于位移电流激发的磁场，大学物理，1983，2(11)：9-12）、李元勋（真空中的“位移电流”和传导电流以同样规律激发磁场吗？大学物理，1995，14（4）：14～17）、江俊勤（充电圆平行板电容器的电磁场分布，大学物理，2016, 35(2):6）等教授都是这个观点，因此，麦克斯韦方程应为：。
一根通有交变电流的长直导线，其周围既有变化的电场也有变化的磁场，根据毕奥－萨伐尔定律，长直导线外的磁场为：，无论是直流或交流。虽然长直导线外存在电场（其中r小于1米），但它并不产生磁场。
通入交流电的长直螺旋线圈的外部没有磁场，但却存在变化的电场（其中n是线圈单位长度的匝数，R是线圈的半径），更说明了变化的电场不能产生磁场。
再举一个例子，如图2所示，是一个线圈和一个磁芯所组成的电路，当线圈中通入交流电时，磁芯内就会产生变化的磁场，在A点就会有涡旋的电场，但在A点不会存在磁场（磁芯中的漏磁除外）。
图2.变化的涡旋电场也不能产生磁场
根据上述原因，可以得出结论：变化的电场不能产生磁场。
变化的磁场能产生电场，得到了大多数人的认可，有电子感应加速器为证，没有人提出不成立，但是成立，就可以得出变化的磁场一定能产生的电场吗？如果磁场能够产生电场，可分为两种情况：一是动生，二是感生。
先看动生的情况：
图3.动生电流
如图3所示，不管磁铁是否运动，它的周围都没有电场，因为如果运动的磁铁周围存在电场，那么与磁铁一起运动的线圈中也会感生出电流。既然运动的磁铁周围没有电场，线圈中的电流是如何产生的呢？这是因为只要磁铁与线圈之间产生相对运动，线圈就会切割磁力线，在洛仑兹力的作用下，电子就会定向移动，从而产生电流，在这个过程中，没有电场产生，所以动生电场只是一个假设，并不实际存在。可见，相对运动的磁场在线圈中产生的是感生电流，并不是电场，是相对运动的电子在洛仑兹力的作用下改变方向产生的。
运动磁场具有电场的特征：当一个具有磁感应强度为B的磁场以速v运动时，这个场的电场强度为E= B×V，但这个场并不是真正的电场，只是具有电场的某些性质，是洛仑兹力的表现，因此，不能说磁场产生了电场。
再看感生的情况，以下面的三种情况说明：
第一种，通入交流电的长直导线
当长直导线通入交流电时，导线内部磁场为：，外部磁场为：，内部电场为：（L为导线分布电感），外部电场：。
可以看出：在导线内部，电场强度与r无关，而磁场强度与r是线性关系，电场强度与电流的变化率成正比，而磁场强度与电流的大小成正比，电场与磁场没有直接关系，但都与电流有关。
在导线外部，电场强度的方向与导线平行，电场与磁场存在一定的关系，但并不表示变化的磁场产生了电场，因为在电场强度的表达式里并没有磁场的影子，感生的电场只与电流的变化率有关。
第二种，长直螺旋线圈
当长直螺旋线圈通入交流电时，其内部磁场强度为：（n为每米匝数），外部磁场强度为0，内部电场强度为：，外部电场强度：。
在螺旋线圈内部，没有涡旋的磁场：，但，也说明了变化的电场不能产生磁场。虽然成立，但从电场强度的表达式可以看出：在螺旋线圈内部，感生电场只与变化的电流有关，麦克斯韦方程成立的原因是：磁场是电流产生的，而电场是变化的电流产生的，电场与磁场确实是存在一定的关系，但并不代表磁能生电，而在螺旋线圈外部，电场与磁场无关，虽然麦克斯韦方程的积分形式仍然成立。
第三种，变压器
如图4-2所示，当线圈中通入交流电时，磁芯内就会产生变化的磁场，在A点就会有涡旋的电场。从表象上看，A点的电场是磁芯中变化的磁场产生的。但在A点并没有磁场，如果远处变化的磁场能在某处产生电场，而此点却不存在磁场，在逻辑上也是不成立的。那么，A点的电场是怎样产生的呢？
首先，磁芯中的磁场是由线圈中的电流产生的，在变压器的初级线圈中，存在着磁场和电场，而且比不存在磁芯时大很多倍，可见，磁芯的作用就是对线圈中电场和磁场的放大，而且，磁芯还可以对磁场和电场进行传递。
因此，A点存在电场关键是磁芯对电场的放大和传递，在磁芯周围的任何一点，都存在着电场，但这个电场并不是磁场产生的，而是线圈中的电流产生的，磁芯只不过是一个放大器和通道。
A. 静电场是由电荷产生的，感生电场是变化的电流产生的，电场是电荷所具有的物理属性，没有电荷就没有电场，电场不能脱离电荷而存在。
B. 磁场是电荷运动产生的，磁场就是电荷的运动效应，没有电荷的运动就没有磁场，磁场同样不能脱离电荷而存在。
C. 电场与磁场是伴生关系，不存在谁产生谁，任何变化的电场必然存在电荷的运动，任何变化的磁场也必然存在运动的电荷。变化的电场产生磁场、变化的磁场产生电场都是表面现象，其根本原因都是电荷的运动所引起的。如果没有电荷的存在，电场与磁场都不存在。
D. 以太与电磁场没有关系
麦克斯韦方程组是用数学的方法对电场和磁场关系的描述，但它并没有物理过程的说明。
麦克斯韦的感生电场假说指出：变化的磁场在其周围空间激发感生电场，与空间有无导体、导体回路无关。从表象上看，变化的磁场能够产生电场，但是，变化的磁场是从哪里来的？我们知道：电场是由电荷产生的，磁场是由运动的电荷产生的。如果说变化的磁场能够激发感生电场，也只是一种表象，变化的磁场只是一个中间过程，涡旋电场真正的来源是电荷的运动。可以说，变化的磁场来源于电荷的变速运动，变化的电场也来源于电荷的变速运动，变化的电场与变化的磁场同源，不存在谁激发谁。
麦克斯韦方程组是对库仑定律、毕奥-萨伐尔定律、法拉第电磁感应定律的总结，但是，麦克斯韦方程组的成立是有条件的，例如，毕奥-萨伐尔定律可以适用于任何的场景，但麦克斯韦方程组仅仅适用于无限长直导线，如果导线是弯曲的，或者导线不是无限长，它就不适用，也就是说，麦克斯韦方程组只有在特定的条件下才近似成立。
直导线周围的电场是怎样形成的？我们知道：导线中的电势是由于电子密度的分布不均产生的，而导线中的电流是由于电子密度的分布不均所引起的电子流动。本文把电子密度在导线中的传播称为电击波，其传播原理与水击波相同。
长直导线在通入交流电时，苏景顺先生在《长直导线通以变化电流产生的涡旋电场》（大学物理，1995(1)）中进行了详细的讨论，可惜结论是错误的，张焕强先生等在《对长直导线周围涡旋电场的几点讨论》（高师理科学刊，1998,
18(1):3）中，对结论进行了更正。正确的结论是：长直导线周围不存在涡旋电场，变化的电流所产生的电场方向与导线平行（轴向），当r<1米时，导体外轴向电场强度与电流的关系为，导体内的轴向电场强度可表示为（导线的分布电感，其中，R是导体的半径）。
可以看出：当时，导体外电场的方向与电流的方向相反，时方向相同，长直导线周围的电场不是由磁场产生的，而是由变化的电流产生的。
如图4所示，如果把导线做成环形，导线周围的电场就是涡旋的，而且涡旋的形状与导线的形状相同。
图4.导线外的电场与导线形状的关系
如果把导线做成螺旋形的线圈，设线圈的长度为A，半径为R，每米匝数为n，若A>>R，根据麦克斯韦方程：当r<R时（以线圈中心为原点），，当r>R时，。因为在螺旋线圈内部，，，所以，当r=
R时，。
对于密绕线圈，导线的长度可表示为，由于线圈两端的电压，可以得出：，令：，可得：。其中L就是线圈的电感。如果圆柱形螺旋线圈不满足A>>R，所得到的电感值为，其中，k为长冈系数。例如：用半径为1毫米，长度为1米的导线，绕成直径为20毫米的线圈，可以算出圈数N=
15.5，长度A=
31mm，每米圈数n=
500，长冈系数k=
0.77，电感L=
2.36x10-6 H/m。
可以看出：线圈中的磁场与导线中的电流成正比，而电场与电流的变化率成正比，涡旋的电场与静电场具有相似的性质，产生涡旋电场的源也是电荷，只是电荷一直在变速运动。
曹饶辉先生在《一个虚拟的电场—涡旋电场》中，认为涡旋电场力的本质就是洛仑兹力的一个分力，涡旋电场线是这个分力线。涡旋电场是个等效电场，并非真实存在，电磁感应的机制就是洛仑兹力做功。这个观点不一定正确，如图5所示，变压器的初级和次级分别在不同的铁芯上，初级线圈所产生的磁场主要集中在铁芯内，外部的磁场强度可以忽略，但次级线圈中仍然可以产生感应电流，变化压器次级线圈中的电子感觉不到磁场的存在，洛仑兹力也就无从谈起。
图5.变压器示意图
曹饶辉先生所说的涡旋电场应该是动生电场，磁体的运动能在线圈中产生电流，这可能就是曹先生所说的那个虚拟电场。
铁磁体与铁电体非常相似：在许多物理性质上具有一一相对应关系，如电畴对应磁畴，顺电铁电相变对应于顺磁-铁磁相变，电矩对应磁矩等，二者具有如下共同特性：
① 具有相同特征的滞回线；
② 具有结构相变温度，即居里点；
③ 具有临界特性；
④ 具有自发极化。
只要电荷运动，必然产生电和磁，可以说电和磁是伴生的。从铁磁体与铁电体的比较可以作如下假设：具有铁磁体的物体也同时具有铁电性。
如果假设正确，铁磁体就是电和磁的放大器，并且对螺旋线圈所产生的电场和磁场都具有放大作用，也就是说，涡旋电场是导线产生的，铁磁体只是起到放大和传导作用而已。因此，铁芯中的磁场与涡旋的电场应该是伴生关系。
涡旋电场表面上看是由变化的磁场产生的，但变化的磁场又是从哪来的？归根到底它们都是由运动的电荷产生的，长螺旋线圈的外部没有变化的磁场，但却存在变化的电场，所以，变化的电场产生磁场的说法并不成立，变化的磁场产生变化的电场也只是表面现象。涡旋电场的形状与产生它的导线形状有关，可以说：没有变化的环形电流，就没有涡旋的电场。
本文认为：电场是带电粒子产生的，它是带电粒子的属性场，是带电粒子固有的，只要带电粒子存在，它就一直存在，如果存在涡旋电场，就一定存在电荷的涡旋运动。磁场是带电粒子的运动产生的，是电荷运动产生的效应，与参考系有关。如果没有带电粒子，就没有电磁场，麦克斯韦方程组成立的前提条件就是带电粒子必须存在，与以太无关。
磁场是运动电荷产生的，没有电荷的运动就没有磁场。
关于地球磁场的起源问题，学术界仍处在探索与争鸣之中，先后提出了10多种学说，但没有一个具有说服力的理论，能对地球磁场的成因作出解释。本文赞同旋转电荷假说，但是，这个假说存在三个问题，第一，地球内外的电荷是如何分离的；第二，地球负载的电荷并不多，由它产生的磁场是很微弱的，根据计算，如果要想得到地球磁场这样的磁场强度，地球的电荷储量需要扩大1亿倍才行，理论计算和实际情况出入很大；第三，电荷是与地球同步运转的，地球表面不应该有磁场。
第一个问题确实不容易回答，因为无法实验验证，其原因可能是：电荷密度与压强相关，也就是说，负电荷在地心巨大的压力下向外转移。假设地球所带的正负电荷数相等，其电荷体密度分布如图6所示。
图6.地球电荷体密度分布与中心距离的关系
第二个问题是地球表面负电荷的储量，凌瑞良、冯金福在《旋转带电导体球磁场的全空间解析解新探》（常熟高专学报，1993,
2(3):4）中推导出了半径为R的表面带电球体，转轴上的磁场强度为，其中，表示真空磁导率，表示角速度，表示面电荷密度。根据上述公式计算的结果是：地球表面的面电荷密度应为0.154
C/m2。但大气观测结果表明，大气电场的强度仅为120 V/m，如果根据高斯定理= 1.06x10-9 C/m2，二者的差值达到1.3亿倍。
但是，这种计算方法是不正确的，因为所计算的结果是净电荷所产生的电场，是假设地球表面带负电，而球壳内不带电，这种假设在忽略压力时可能成立，但存在压力时是否成立就不知道了。如果图6的假设成立，就不难解释地表的电场强为-120 V/m，而距地面10 km高空的电场强就下降到-3.6 V/m了，也就是说，地球的总带电量为0（如果总带电量不为0，电场强度就不会随着高度的增加而迅速减小，在10千米高空电场强度仅为地面值的3%，在20千米时几乎为0），地球表面存在向下的电场，说明了地球表面附近是负电荷。
根据图6，为了计算方便，假设负电荷全部集中在距中心5500
km处的薄层内，如果极区的磁场强度为0.6高斯，根据凌瑞良先生所总结的计算公式，可以计算出这个薄层的面电荷密度为=
0.18 C/m2，负电荷总量为6.78x1013 C，但如果平均到3000—6370公里的范围内，其平均体电荷密度仅为6.27x10-8C/m3（正电荷旋转所产生的磁场强度很小，没有计算）。在上述计算中，没有考虑地球磁化率的影响，由于地球具有一定的铁磁性，如果考虑铁磁性的因素，所需要的负电荷量会更低。
第三个问题比较容易解释，地球表面的转动带动电荷相对于两极运动，所产生的磁场首先将地球两极磁化形成磁极，然后磁极再磁化其他部分。地球的高空磁场的N极在地球地理南极的上方的原因，很可能是旋转电荷形成的，而地球磁轴与地理轴不重合的原因可能是磁性物质的分布不同引起的。
太阳的磁场很可能也是旋转电荷产生的，也就是说，太阳很可能存在静电场，但太阳的电场很少有人研究，因为科学家们一直认为太阳上不会有宏观静电场存在，太阳大气的每个区域时时都处于电中性状态，抛射到星际空间的物质应该都是正负电荷数相等的等离体粒子流，因此太阳不会失去某种电荷而带电，整个太阳也就不存在静电场。但是事实并不一定如此，其原因有二：
A. 在1964年行星际探测器“水手”4号首次探测到，太阳出现耀斑时抛射出的高速粒子中，有时电子数量远远大于质子数量的电子流现象。在空间探测中，也不时观测到高速粒子流中只有电子而没有质子成分的情况，称为电子事件。
B. 美国物理学家福布什在1946年，用电离室检测宇宙射线时发现，有高能粒子突然增多的现象，且这种现象主要发生在太阳耀斑后几个小时内。后经多年研究和探索，人们逐步认识到高能离子主要来源于太阳，是太阳耀斑期间由日冕层抛射的高能质子。后由卫星监测得到证实，并把由太阳向太空抛射高速质子现象称为质子事件。在质子事件中，虽然伴有低速的电子流，但是能量大于10兆电子伏特的高速质子占了总粒子数的90%以上。
无论是质子事件还是电子事件都可以说明：高速粒子流并不一定是电中性的等离子体，因此，太阳很可能存在静态的电场。因此，本文假设太阳表面存在以11年为周期的振荡电场，也就是说，太阳表面有时带有正电荷，有时带有负电荷，不同的区域也可能携带不同的电荷，其周期为11年，其原因主要是等离子体的对流。
太阳黑子是光球层上的气流涡旋，如果表面存在区域性的净电荷，产生磁场就变得理所应当。与地球上的飓风一样，在太阳的北半球，涡旋的方向为逆时针，而在南半球为顺时针。如果不同区域的净电荷不同，则黑子所产生磁场的极性就不同，这很可能就是黑子成对的原因。太阳耀斑的产生，很可能就是两个成对的黑子相遇时所产生的正负电荷融合，与空气中的雷电具有相同的原理。
可见，太阳向外太空抛射的物质并不一定是正负电荷相等的等离子体，太阳上某些时刻或某些区域确实存在正负电荷不平衡现象。如果表面的正电荷占优，地理南极就是S极，负电荷占优，地理南极就是N极。
中子星具有很强的磁场，除了它的高速旋转外，它必须还要有净电荷。我们知道：中子星是恒星爆炸的产物，如果恒星中心带有正电荷，爆炸后的中子星上具有正电荷就是理所当然的，与上文中假设地球中心具有正电荷的原因一致。
磁冻结是阿尔文在1951年首先提出来的，磁力线仿佛与物质冻结在一起一样，物质如何运动，磁力线就如何运动。
在地球上的实验室里，我们并没有观察到磁冻结现象，我们所观察到的磁冻结现象主要在太阳的日珥和太阳风中，如图7所示。天文学家认为：可以从图中可以清晰地看到，物质沿着环状磁力线排布，形成拱形的细丝状结构。
图7.太阳上的日珥
我们知道，太阳上的日珥实际上就是太阳上的涡旋产生的喷流，喷流会沿着磁力线运动吗？最大的可能是：日珥的出点与落点的电势不同，也就是说，如果日珥的喷出点所在的位置是正电荷区，它的落地点很可能是负电荷区。由于喷流是旋转的，而且具有净电荷，因此，喷流是具有磁性的，但与其说喷流沿着磁力线，还不如说是沿着电力线，因为日珥的落点不一定存在磁场（磁场是电荷运动产生的，而日珥的落点还与引力和电场有关），而且电场对电荷的作用力比磁场大很多倍。
所谓的磁冻结，就是喷流中含有磁场（也就是旋转的、具有净电荷的流体），而且磁场随着流体一起运动。从上面的分析可以看出：太阳上的日珥运动并没有明显的磁冻结现象，因为你怎么知道日珥是沿着磁力线运动的呢？为什么必须是磁效应而不是电效应呢？如果没有电，哪里来的磁？
行星际磁场的产生可能与磁冻结有关。行星际磁场的大尺度结构，正如帕克所指出的那样，是一种旋臂状的结构，在太阳赤道面上有典型的阿基米德旋臂形式，在同一个区域中磁场极性相同，而在相邻的区域中磁场极性相反。行星际磁场是由太阳风产生的，从它的结构可以说明两点：第一，太阳风具有涡旋结构，第二，在局部区域具有净电荷，因为磁场的产生必须具有净电荷和相对运动这两个条件。
综合上述分析，磁冻结就是具有涡旋结构的、带有净电荷的等离子体所表现出来的性质
A. 电场是电荷产生的，是具有电场力作用的空间；
B. 磁场是电场的运动效应，它不是物理意义上的场；
C. 变化的电场不能产生磁场；
D. 变化的磁场也不能产生电场；
E. 麦克斯韦方程成立的条件是：必须有电荷的存在。
联系客服
