旋转—— 一个人类探索的永恒主题

司今（[email protected]）

纵观人类科学探索的历史，我们可以发现这么一个普遍存在现象，那就是：从托密勒“地心说”，到哥白尼“日心说”，从开普勒三定律到牛顿万有引力定律，从电磁学分子电流到量子力学磁矩描述......它们都有一条贯穿其中的主线，那就是旋转。

描述旋转的基本特征是角动量（L=mvr），角动量是守恒的，开普勒把这种守恒搬到了天空，牛顿将它改写成万有引力公式，这标志着经典物理学对旋转研究的辉煌和结束；但同时也给天空的旋转研究留下了遗憾，那就是忘却了行星与恒心的自旋要素影响的可能性。

库伦从牛顿万有引力定律中得到启迪，发现了库伦电、磁荷定律，这二个定律将寄居在宏观角动量守恒描述之上的旋转引入到了微观世界，于是有了描述半宏观半微观的电磁学出现；但电磁学中的旋转不同于经典牛顿力学，它们的最大差异是微观世界的旋转都是在场下进行的，而且旋转研究对象的个体不但有质量属性，还有电荷属性。

洛伦兹运动与麦克斯韦理论的出现标志着经典电磁学旋转研究的高潮与结束，同时也将人们探索的目光从宏观世界引领到微观时空中。

但也留下遗憾，那就是人们在20世纪之前忘记深究洛伦兹运动形成的物理机制问题了，这种忘记深深掩埋了微观世界的一个客观事实，那就是粒子存在自旋和自旋磁矩性，洛伦兹运动产生的本质正是粒子自旋磁矩在外磁场中运动的必然结果，粒子电荷属性只是描述了它们产生洛伦兹运动的表象而已。

但值得庆幸的是，后来的量子力学挖掘出了粒子自旋磁矩性，这确实是物理学中又一里程碑式的发现，也给量子力学的发展注入了生机和活力。

量子力学承袭了经典电磁学的旋转思想，将安培分子电流观点中的角动量改成磁矩来描述，并赋予磁矩以磁性，同时将旋转中的特殊形式——自旋，也赋予了磁性，于是，微观世界的旋转研究对象又多了一个属性，那就是磁性；这样，人们对旋转研究已不再是经典电磁学和经典牛顿力学所不能媲拟的了；但万变不离其宗，它还是以角动量作为基本量去研究旋转（磁矩的本质还是角动量，轨道磁矩μ=-el/2m，自旋磁矩μs=-eS/2m），并将自旋提到了突出位置；但就量子力学研究的物理图景而言，可以这么说，整个量子力学研究对象的中心点就是对旋转磁矩在电磁场中运动变化的描述。

量子力学磁矩的出现使旋转研究不再是简单的角动量问题了，因为磁矩具有磁性，这就需要将微观旋转与场结合起来，仅用磁矩与经典场理论已无法全面描述具有“三个属性”（质量、电荷、磁矩）的研究对象在外空间场中的复杂旋转了，于是，量子场理论出现了，对旋转的研究仍是它的主旋律。

场，是物理学中物理内涵最丰富、最难理解、最难描述的东西，广义相对论的“好高骛远”、弦理论的“无功而返”、圈理论的“再现江湖”等，都说明了人类对场的认识与描述还处于“春秋战国时代”。

场，是宇宙之魂，也是以研究宇宙现象为己任的物理学之魂，我们对场的认识与探索何时能够冲出“春秋战国”的雾霭而给予统一？我想，找出场的真正起源将是“统一”的最好出路！

现在，面对目前所有场理论的丰硕研究成果，我们惊喜，但同时我们还应该看到它们的缺陷和不足，这表明我们对旋转现象的研究与探索仍在路上......

今后，物理学要将旋转的研究之路引向何方，谁都无法定论，但有一点可以肯定：角动量是旋转研究中永远抹不去的痕迹，将质量、电场、磁场统一，必将是旋转研究的最终归宿！同时，对宏观与微观的旋转研究也必将赋予一个统一的物理模式！

旋转，一个人类研究的永恒课题，

当我们回望人类所有研究成果时，

忽然发现一个被历史遗忘的人——特斯拉，

他的统一之剑是否会闪现出旋转之魂的灵光？

我思考着，期待着.......

唱一曲人类征服旋转世界的赞歌吧，陀螺也必将是物理学研究的永恒主题！