脉冲星电动力学的三个错误[arXiv:1008.3764]

几天前看见愚石的文章， 觉得不是太完善， 以前花过几天时间， 读过GJ69， 窃以为
GJ69也还算得上正确。 于是打算来这里贴出自己的看法。 为了在这里发个帖子，
还要专门申请了帐号。本来打算在水木请人家帮帮忙把文章转过来，
结果人家友情提醒“这边已经有Nasa专家解决问题了”， 于是还是自己申请帐号吧。

我之所以花时间来写这么多话， 真的是因为我看到愚石还是看了些文章， 做了点事情的。
我觉得还是有必要来澄清一些事情， 免得愚石浪费太多时间在这样一个小问题上。

GJ69是没有问题的。 道理是：GJ69中, Eq.1使用的地方是星体内部。 那个方程是说
如果带电粒子和星体共转的话， 那么星体内部电场将满足这个条件。 而且GJ69没有说
磁层一定共转的， 人家给的解是稳态解， 稳态解的定义就是公转嘛。

至于轴对称磁铁是否能够引起水银共转。 我想我两点意见
1. 实验上：这个实验在20-60年代被无数人做过， 大家做下来的结果是会公转的。 详细的参考文献我就不
列出了。 从60年代起， 这个实验从水银， 做到铝板， 液态钠， 钠蒸汽， 一直做到等离子体。 我想应该是
没有问题的。如果真的感兴趣， 在Alven的《宇宙电动力学》里边第三章里边有对实验的详细介绍。不过
那本书只到50年代的结论， 但是应该够用了。 其实做实验不能光用眼睛看的。 你必须分析， 比如水银粘滞影响
有多大， 磁铁不对称影响有多大。 你的实验做出来不转， 最多只是说在你的实验条件下没有观察到罢了，
而你的文章甚至对这些物理因素的下限都没给出来。

2.理论上：愚石没有从N观点得到共转的结论。 这是因为， 愚石忽略了以下过程：
由于磁铁旋转， 磁铁内部带电粒子将与磁铁一起公转， 这样， 由于E+VxB=0的要求，
会导致磁铁产生一个电场。 这个电场在磁铁外边解诱导出一个电势分布， 从而导致外部
‘真空’存在一个外部电场。 这个外部电场和外部磁场导致了水银的随动。 这个事情在后来的脉冲星
文章里边多有涉及比如另外一个比较经典的Rudermann and Sutherland 1975, 如果你仔细
读了徐仁新先生的书应该明白。当然徐仁新写那本书是给入门的人用的， 主要是写来自己讲课，
有些细节当然也会跳过去，比如你理解的那个N和M观点（请看下一段解释） 。

最后我想说的是， 天体物理学， 特别是高能天体物理， 发展了那么多年了， 早已不再用高中那套
磁力线， 电力线来描述问题。 对于理论天体物理学家来说， 心中只有电场磁场， 而讨论电场和
磁场的‘动和不动’是完全没有意义的。 毕竟没有那种一个场从南到北开行200km的说法嘛。
另外很多时候， 由于电场和磁场只是电磁张量的投影成分， 相对论天体物理学家们连电场磁场都
不用了， 因为在某些场合， 讨论电场和磁场变得没有意义了， 而真正有意义的是四维电磁势。

先不要吵起来，尤其是扯到不相干的方面去。

我想愚石是否考虑一下mill的建议，好好沟通一下？至于其他nngs、熊等，为何他们都一致认为你的思路不对呢？我想，应该是有什么地方不完善或者有缺陷吧。
gohomeman1 发表于 2010-8-30 10:36

                               
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争论是很正常的。我和nngs、熊等都争论过，真的不算什么事情。

他们只要提及具体的思路，我都很欢迎，也都给予了认真的回应。只是对那些全面的否定，比如“这连错误都不是”，我很不以为然。
在我们的文章中指出了原著有三个错误，在这三个错误中，只要有一个错误属实，就可以完全否定原著的结论。而在这三个错误中，第一个错误最为简单也最为明显。但是nngs和熊都回避讨论这个简单问题，而是一味地否定我们的方法，我真的不知道他们出于什么样的考虑。我也不敢相信他们还在相信原著没有犯第一项错误。我感到他们在为了反对而反对，根本不想讨论具体问题。

GJ69是没有问题的。 道理是：GJ69中, Eq.1使用的地方是星体内部。 那个方程是说
如果带电粒子和星体共转的话， 那么星体内部电场将满足这个条件。 而且GJ69没有说
磁层一定共转的， 人家给的解是稳态解， 稳态解的定义就是公转嘛。
novikov 发表于 2010-8-30 10:47

                               
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谢谢你的参与。
你说GJ69没有说磁层一定共转的，但是你如何解释图中的红线标出的言论？这是不是意味着共转？作者使用的"corotation"难道是公转而不是共转。






如果粒子只能沿着磁力线滑动，先假设它们向极区滑动，赤道处就会出现持续的粒子减少，稳态如何实现？

我们一个问题一个问题地讨论，其它问题以后再讨论。

欢迎121楼, 让我们来看 novikov 的耐心有多好

我以前和愚石的讨论是, 你解释完一点后, 他不理解也就不接受, 提出他的理解反驳, 你发现原来他这个概念也不懂, 你又得煞费苦心地想如何让他理解这个概念, 如此反复, 到后来, 你觉得还不如给他上电动力学的理解课得了. 但我又不是他请的辅导教师, 有必要嘛?!

他不理解, 他自己折腾去呗! 他的合作者是他儿子, 有本科理论物理的背景(不知研究生后是否继续), 着实让我纳闷, 理论物理研究生还这样的话, 可是有点悬.

GJ的文章他根本就没看懂!!!!

欢迎121楼, 让我们来看 novikov 的耐心有多好

我以前和愚石的讨论是, 你解释完一点后, 他不理解也就不接受, 提出他的理解反驳, 你发现原来他这个概念也不懂, 你又得煞费苦心地想如何让他理解这个概念, 如此反复, 到后来, 你觉得还不如给他上电动力学的理解课得了. 但我又不是他请的辅导教师, 有必要嘛?!
nngs 发表于 2010-8-30 11:22

                               
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虽然我们不少斗嘴，但是我还是喜欢看到你发言。你没有耐心了，就做一个观众，我也欢迎。

回复 123# 愚石

首先， 俺又不是GJ, 没有必要去解释他的言论。 刚才我的文章也说了， 磁场动不动没有什么意义。
磁力线动不动完全是个人定义。扣人家一句话没有什么太大意义的。 我真的建议你读读我上个回复中
对你理论分析和实验的建议。 因为实验做下来，真的会共转的。

其次， 实际上我已经讲了， 看看人家这个大节的标题呗， 人家都说了是Steady-state structure了。 如果你读了
梁灿彬老先生的文章， 我假设你知道static, stationary这两个词在这个语境里边的意义。在这个
steady-state 大前提下(或者假设下)， 人家的图像没有什么问题。

再次， GJ在这一节而且第一句话上来就是
"As a guide to the reader, we outline briefly our picture of regions surrounding a rotating magnetic
neutron star. "    "picture"嘛，图像者， 帮助入门的口水话而已。

突然看到你提到粒子滑动了怎么办， 查查Ruderman Sutherland 1975看呗， 我们可以再聊

GJ69是没有问题的。 道理是：GJ69中, Eq.1使用的地方是星体内部。 那个方程是说
如果带电粒子和星体共转的话， 那么星体内部电场将满足这个条件。 而且GJ69没有说
磁层一定共转的， 人家给的解是稳态解， 稳态解的定义就是公转嘛。
novikov 发表于 2010-8-30 10:47

                               
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你说“GJ69没有说磁层一定共转的， 人家给的解是稳态解， 稳态解的定义就是公转嘛”，那这句红线话又是什么意思？



难道不是说明粒子不能横越磁力线？难道磁力线与星体的角速度不相等？如果粒子不能横越磁力线，磁力线又与星体共转，那三者不是共转关系是什么关系？

回复 124# nngs


    正是因为看到他的动手做了实验我才愿意出来说说话的， 比我见过的其他人还是要好很多。 反正说不通了， 俺就不说呗， 你们又不知道俺是谁， 呵呵。

首先， 俺又不是GJ, 没有必要去解释他的言论。 刚才我的文章也说了， 磁场动不动没有什么意义。
磁力线动不动完全是个人定义。扣人家一句话没有什么太大意义的。
novikov 发表于 2010-8-30 11:36

                               
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这就不合适了。你我只能从他们的言论中理解他的意思。不抠他的言论还如何理解他的意思？重要的是，他们的文章中，不止一次地使用corotarion。而且，如果不是共转，那么脉冲星的辐射周期就不等于它的自转频率了，因为辐射区公认是在磁层中而不是在星体上。

回复 128# 愚石


   大仙， 不要刚刚回复完你的问题就删你自己的贴好不好？ 要再这样我就不玩了。
我回贴是想标记出来， 这个问题不值得研究， 防止以后别人干类似的事情。

在地球这种磁场上， 带点粒子横穿磁场真的没有问题。 都说了嘛， 不就是受点力F=q VxB嘛。

问题是在脉冲星附近， 粒子一旦横穿磁场， 就会受Lorentz力， 然后就会有加速度， 这个加速度会导致
很强的电磁辐射。 很快粒子垂直磁场的速度会降下去的。也许你可以算算看， 在脉冲星磁场下， 同步辐射
导致粒子能量损失的时标， 然后乘以光速看看粒子能跑多远。

另外， 我再来把事情搞复杂一点， 你知道电子在原子里边也只是打打转不是吗？ 不过原子中电子
这个事情告诉我们一件事情： 就是一旦打转的半径小了， 就不是连续轨道上打转了， 你只能在
有限的轨道上去运动。 有了磁场以后， 情况很类似的， 电子围绕磁力线也会打转， 不过当
磁场足够强的时候， 电子也只能在有限的轨道上打转了， 宏观看， 这个时候电子会完全得束缚在
这个轨道上。所以真正要处理前边说的那个辐射， 实际上要用一点点其他的知识， 但是上边的
估计给你个感觉应该是够了。

无数的天文观测证据, 晚型星角动量的流失, 大质量(OB主序)磁星观测, 早都证实了(共转)磁场拖拽效应. 现在去参加任何一个恒星方面的国际会议, 几乎都离不开恒星磁场的话题, GJ的文章如果有那么根基型的错误, 一出来就发现了, 还抡得到现在有外行工程师和一个研究生发文(普物分析级别的)指出? 你当全世界的天体物理学界都是BC? 就你意识到了问题的所在?

我真的建议你读读我上个回复中
对你理论分析和实验的建议。 因为实验做下来，真的会共转的。

novikov 发表于 2010-8-30 11:36

                               
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我还不清楚你说的实验是不是指单极感应实验。如果是，你不妨先看一看维基上介绍的资料：
http://en.wikipedia.org/wiki/Faraday_paradox
http://en.wikipedia.org/wiki/Unipolar_induction

梁灿彬也曾专门写文章批驳磁场会跟随磁铁转动的观点。

回复  愚石


   大仙， 不要刚刚回复完你的问题就删你自己的贴好不好？ 要再这样我就不玩了。
我回贴是想 ...
novikov 发表于 2010-8-30 12:03

                               
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我么有删帖子啊。
你怎么会说我删帖子？

回复 130# 愚石

我说不要抠字眼， 是说GJ给的图像没有什么错误的， 人家用了磁力线会动这样的字眼， 并不说明人家的计算是错误地。
磁力线是磁场的积分曲线， 完全取决于你怎么去定义。 磁力线起点取在星体表面， 那么磁力线就公转； 取在外部真空
磁力线就不转。 就这点东西有什么讨论的意义呢？

真正的问题， 是你自己的理论和实验说粒子不随星体公转。 我指出的是大量别人的实验做下来粒子会随磁铁公转，
我也解释了为什么你算吧算吧发现粒子不随星体公转， 因为你忽略了边条件上的电势。这个问题才是个物理问题。

至于关于脉冲星的辐射，周期什么的， 我觉得还是你要看完Rudermann Sutherland 1975以后我们再讨论。

回复 133# 愚石


    不是单极感应， 我说的是等旋定律。 我其实很想你来解释一下单极感应， 呵呵。
把这个事情说清楚了， 我想水银动不动也差不多了。

我支持楼主，不能全信书本。当初托勒密时代日心说，行星轨道是由无数个圆圈套圆圈组成，看得人眼花缭乱。现 ...
tjusea 发表于 2010-8-30 12:18

                               
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又来一个~~

想不信，可以，前提是你已经对所谓“书本”绝对了解，至少是“懂”了！

在你“懂”之前，你连相信的资格都没有，这种情形下“不信”是不是显得太无赖了？

...
我之所以花时间来写这么多话， 真的是因为我看到愚石还是看了些文章， 做了点事情的。
我觉得还是有必要来澄清一些事情， 免得愚石浪费太多时间在这样一个小问题上。
...
novikov 发表于 2010-8-30 10:47

                               
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我只想提醒一下 novilkov, 据我估计, 愚石在这个问题上至少花了几年的时间(甚至更多), 钱花了有十几万元(甚至更多)
如果你能几段话点醒他, 那你就是我见过的最牛物理教育专家了

回复 132# nngs


    这样不好啦， 讨论个问题骂人是不好的。 只能说高中的那套磁力线教学法的确要改一改了。
基本还是老毛子四五十年代的那套东西。