旋轉—— 一個人類探索的永恆主題

司今（[email protected]）

縱觀人類科學探索的歷史，我們可以發現這麼一個普遍存在現象，那就是：從託密勒“地心說”，到哥白尼“日心說”，從開普勒三定律到牛頓萬有引力定律，從電磁學分子電流到量子力學磁矩描述......它們都有一條貫穿其中的主線，那就是旋轉。

描述旋轉的基本特徵是角動量（L=mvr），角動量是守恆的，開普勒把這種守恆搬到了天空，牛頓將它改寫成萬有引力公式，這標誌著經典物理學對旋轉研究的輝煌和結束；但同時也給天空的旋轉研究留下了遺憾，那就是忘卻了行星與恆心的自旋要素影響的可能性。

庫倫從牛頓萬有引力定律中得到啟迪，發現了庫倫電、磁荷定律，這二個定律將寄居在宏觀角動量守恆描述之上的旋轉引入到了微觀世界，於是有了描述半宏觀半微觀的電磁學出現；但電磁學中的旋轉不同於經典牛頓力學，它們的最大差異是微觀世界的旋轉都是在場下進行的，而且旋轉研究對象的個體不但有質量屬性，還有電荷屬性。

洛倫茲運動與麥克斯韋理論的出現標誌著經典電磁學旋轉研究的高潮與結束，同時也將人們探索的目光從宏觀世界引領到微觀時空中。

但也留下遺憾，那就是人們在20世紀之前忘記深究洛倫茲運動形成的物理機制問題了，這種忘記深深掩埋了微觀世界的一個客觀事實，那就是粒子存在自旋和自旋磁矩性，洛倫茲運動產生的本質正是粒子自旋磁矩在外磁場中運動的必然結果，粒子電荷屬性只是描述了它們產生洛倫茲運動的表象而已。

但值得慶幸的是，後來的量子力學挖掘出了粒子自旋磁矩性，這確實是物理學中又一里程碑式的發現，也給量子力學的發展注入了生機和活力。

量子力學承襲了經典電磁學的旋轉思想，將安培分子電流觀點中的角動量改成磁矩來描述，並賦予磁矩以磁性，同時將旋轉中的特殊形式——自旋，也賦予了磁性，於是，微觀世界的旋轉研究對象又多了一個屬性，那就是磁性；這樣，人們對旋轉研究已不再是經典電磁學和經典牛頓力學所不能媲擬的了；但萬變不離其宗，它還是以角動量作為基本量去研究旋轉（磁矩的本質還是角動量，軌道磁矩μ=-el/2m，自旋磁矩μs=-eS/2m），並將自旋提到了突出位置；但就量子力學研究的物理圖景而言，可以這麼說，整個量子力學研究對象的中心點就是對旋轉磁矩在電磁場中運動變化的描述。

量子力學磁矩的出現使旋轉研究不再是簡單的角動量問題了，因為磁矩具有磁性，這就需要將微觀旋轉與場結合起來，僅用磁矩與經典場理論已無法全面描述具有“三個屬性”（質量、電荷、磁矩）的研究對象在外空間場中的複雜旋轉了，於是，量子場理論出現了，對旋轉的研究仍是它的主旋律。

場，是物理學中物理內涵最豐富、最難理解、最難描述的東西，廣義相對論的“好高騖遠”、弦理論的“無功而返”、圈理論的“再現江湖”等，都說明了人類對場的認識與描述還處於“春秋戰國時代”。

場，是宇宙之魂，也是以研究宇宙現象為己任的物理學之魂，我們對場的認識與探索何時能夠衝出“春秋戰國”的霧靄而給予統一？我想，找出場的真正起源將是“統一”的最好出路！

現在，面對目前所有場理論的豐碩研究成果，我們驚喜，但同時我們還應該看到它們的缺陷和不足，這表明我們對旋轉現象的研究與探索仍在路上......

今後，物理學要將旋轉的研究之路引向何方，誰都無法定論，但有一點可以肯定：角動量是旋轉研究中永遠抹不去的痕跡，將質量、電場、磁場統一，必將是旋轉研究的最終歸宿！同時，對宏觀與微觀的旋轉研究也必將賦予一個統一的物理模式！

旋轉，一個人類研究的永恆課題，

當我們回望人類所有研究成果時，

忽然發現一個被歷史遺忘的人——特斯拉，

他的統一之劍是否會閃現出旋轉之魂的靈光？

我思考著，期待著.......

唱一曲人類征服旋轉世界的讚歌吧，陀螺也必將是物理學研究的永恆主題！