電磁波作為一種波，自然也同樣遵循三元平衡定律。電磁波是由互相垂直的電場(chǎng)與磁場(chǎng)，在空間中相互轉(zhuǎn)換發(fā)射的震蕩粒子波。電磁波類似于波動(dòng)，但傳遞過(guò)程中并無(wú)形態(tài)意義上的波動(dòng)，而是沿電場(chǎng)方向傳遞的，是電場(chǎng)和磁場(chǎng)以類似于能量相互轉(zhuǎn)換的形式，而形成的震蕩，通過(guò)周期性震蕩而形成的類波粒子。

電流會(huì)產(chǎn)生垂直于它的磁場(chǎng)，導(dǎo)體切割磁場(chǎng)也會(huì)形成電流。也就是說(shuō)流動(dòng)的電子，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)與它垂直的磁場(chǎng)。導(dǎo)體切割磁場(chǎng)時(shí)，也就是變化的磁場(chǎng)，會(huì)使導(dǎo)體形成電流。而導(dǎo)體形成的電流，則是在變化的磁場(chǎng)力的作用下，形成的電子流動(dòng)。

也就是說(shuō)，變化的磁場(chǎng)會(huì)在導(dǎo)體內(nèi)部形成與它垂直的電流。在導(dǎo)體內(nèi)部，電子流動(dòng)的狀態(tài)決定了電場(chǎng)的狀態(tài)。而同時(shí)電場(chǎng)的狀態(tài)，也同樣會(huì)影響電場(chǎng)所呈現(xiàn)出來(lái)的磁場(chǎng)狀態(tài)。也就是，變化的電場(chǎng)也會(huì)形成與它垂直的磁場(chǎng)。這種相互影響與共存的關(guān)系，這就是電場(chǎng)和磁場(chǎng)相互作用的關(guān)系。

?

圖1-7，電流產(chǎn)生和它垂直方向的磁場(chǎng)。

?

?

圖1-8，導(dǎo)體切割磁場(chǎng)產(chǎn)生電流的電磁感應(yīng)現(xiàn)象。

?

由于變化的電場(chǎng)會(huì)形成與它垂直的磁場(chǎng)，同樣變化的磁場(chǎng)也會(huì)形成與它垂直的電場(chǎng)。根據(jù)電磁場(chǎng)的這種關(guān)系，可以推出電磁場(chǎng)的波動(dòng)形態(tài)模型。即電磁波在一個(gè)波動(dòng)頻率中，電場(chǎng)由強(qiáng)變?nèi)踉儆扇踝儚?qiáng)，呈周期性變化，變化電場(chǎng)周圍會(huì)形成一個(gè)圍繞它的磁場(chǎng)。當(dāng)電場(chǎng)由強(qiáng)變?nèi)鯐r(shí)，圍繞它的磁場(chǎng)則由弱變強(qiáng)，當(dāng)電場(chǎng)由弱變強(qiáng)時(shí)，圍繞它的磁場(chǎng)則由強(qiáng)變?nèi)酢?/p>

在電磁波的三元平衡中，電場(chǎng)和磁場(chǎng)分別為兩個(gè)非平衡因素，在電磁波中，電場(chǎng)和磁場(chǎng)的這兩種能量，類似于水波中存在的兩種勢(shì)能。

在水波中相當(dāng)于波峰處，由于重力產(chǎn)生向下的勢(shì)能，以及波谷處由于浮力產(chǎn)生向上的勢(shì)能。而變化狀態(tài)的電場(chǎng)和變化狀態(tài)的磁場(chǎng)，在電磁波中的這種能量，類似于水波中存在的這兩種動(dòng)能。

電場(chǎng)轉(zhuǎn)化為磁場(chǎng)的過(guò)程和磁場(chǎng)轉(zhuǎn)換為電場(chǎng)的過(guò)程，就是變化的磁場(chǎng)和變化的電場(chǎng)（能量轉(zhuǎn)移或轉(zhuǎn)換的過(guò)程），類似于水波中變化的動(dòng)能（勢(shì)能轉(zhuǎn)移或轉(zhuǎn)換的過(guò)程）。即在水波中相當(dāng)于由波峰到波谷的向下的動(dòng)能，和波谷到波峰向上的動(dòng)能，動(dòng)能大小與勢(shì)能大小呈此消彼長(zhǎng)的關(guān)系。

電磁波的這兩個(gè)非平衡因素，也類似于掉進(jìn)水中的木頭形成的水波，木頭的重力和水對(duì)木頭產(chǎn)生的浮力之間的關(guān)系。這兩種力在波峰或波谷處的非平衡狀態(tài)，形成了兩種勢(shì)能，這兩種勢(shì)能就是兩種非平衡因素，而兩種非平衡因素的大小，通過(guò)動(dòng)能相互轉(zhuǎn)換，最后就形成了水波。

?

圖1-9，水波在波峰與波谷時(shí)形成的兩個(gè)非平衡狀態(tài)示意圖。這種圖就是三元平衡關(guān)系圖，在機(jī)械波中三元平衡關(guān)系圖，接近于一般的波形圖。

?

在電磁波中，電場(chǎng)和磁場(chǎng)，實(shí)際上相當(dāng)于兩種不同形態(tài)的能量。而形成水波的木頭，在處于波峰位置時(shí)，重力大于浮力，相當(dāng)于有一個(gè)重力帶來(lái)的向下的勢(shì)能。當(dāng)處于波谷位置時(shí)，浮力大于重力，相當(dāng)于有一個(gè)浮力帶來(lái)的向上的勢(shì)能。而波動(dòng)的過(guò)程中的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)能有關(guān)，就是非平衡狀態(tài)趨向于平衡的過(guò)程。

水波其實(shí)就是兩種勢(shì)能在動(dòng)能的作用下，的相互轉(zhuǎn)換而形成的波。而電磁波則是由電場(chǎng)和磁場(chǎng)，兩種不同形態(tài)的能量相互動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)換而形成的周期性變化狀態(tài)。因?yàn)檫@種周期性變化的傳播狀態(tài)，類似于宏觀世界的波動(dòng)，所以將電場(chǎng)與磁場(chǎng)的這種相互動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)換而形成的，周期性變化的傳播狀態(tài)稱為電磁波。

在電磁波中的電場(chǎng)和磁場(chǎng)，就是一對(duì)以波動(dòng)形式周期性相互轉(zhuǎn)換的非平衡狀態(tài)，這種以波的形式周期性相互轉(zhuǎn)換的狀態(tài)，就是非平衡趨于平衡的狀態(tài)。所以電磁波其實(shí)就是電場(chǎng)與磁場(chǎng)的三元平衡狀態(tài)，這是一種最基礎(chǔ)的三元平衡狀態(tài)，同樣也是最基礎(chǔ)的三元平衡系統(tǒng)。而一般意義上的波（橫波、縱波）也是一種三元平衡狀態(tài)，所以兩者之間其實(shí)有很多相似的地方。

但是又由于電磁波并非是一般理解的波，即電磁波并非一般意義上的橫波，也不是一般意義上的縱波。因?yàn)橐话阋饬x上，無(wú)論橫波還是縱波都是一種機(jī)械波，機(jī)械波都是兩種非平衡作用力形成的能量（包括勢(shì)能和動(dòng)能），交替轉(zhuǎn)換形成的波。而這種通過(guò)非平衡作用力形成的波，往往都需要通過(guò)介質(zhì)才能傳遞。而形成電磁波的兩個(gè)非平衡因素，都與作用力產(chǎn)生的能量不同，而是電場(chǎng)和磁場(chǎng)本身，所以電磁波是通過(guò)電磁輻射傳播的波，不需要介質(zhì)傳遞。

需要介質(zhì)傳遞的機(jī)械波，打個(gè)比方，就好比通過(guò)排成隊(duì)的人（介質(zhì)）去傳遞物品一樣，物品被一個(gè)接著一個(gè)的人傳遞出去，這種傳遞方式就像機(jī)械波通過(guò)介質(zhì)被傳遞出去一樣。而電磁波的傳遞，就好比這個(gè)物品不需要通過(guò)人去傳遞，而是自然就傳播出去了一樣，也就是說(shuō)電磁波中的電場(chǎng)和磁場(chǎng)本身就具備傳播性。

電磁波的波動(dòng)形態(tài)模型圖，如圖1-10所示：

?

圖1-10，電磁波的波動(dòng)形態(tài)模型圖，電場(chǎng)和磁場(chǎng)交替增強(qiáng)或減弱，二者的波動(dòng)關(guān)系是一種相互轉(zhuǎn)化的關(guān)系，變化互為因果。電磁波以粒子的形態(tài)傳播，但是這種粒子呈現(xiàn)周期性變化，磁場(chǎng)和電場(chǎng)周期性轉(zhuǎn)換，使得電磁波呈現(xiàn)出波粒二象性。

?

電磁波的傳遞方向和傳遞速度只和電場(chǎng)有關(guān)，和磁場(chǎng)的方向無(wú)關(guān)。

關(guān)于電磁波的傳遞方向和傳遞速度的問(wèn)題，將會(huì)在本書(shū)后面的內(nèi)容里詳細(xì)論述。以及通過(guò)這方面的結(jié)論去解釋自然界的一些自然現(xiàn)象，再通過(guò)一系列的自然現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)，反過(guò)來(lái)去論證電磁波的傳遞方向和傳遞速度與磁場(chǎng)無(wú)關(guān)。關(guān)于磁場(chǎng)在電磁波中起到的作用，會(huì)在本書(shū)后面內(nèi)容里通過(guò)三元平衡定律詳細(xì)論證。

那么電磁波的波形示意圖又應(yīng)該怎樣去表示呢？傳統(tǒng)科學(xué)家對(duì)電磁波的解釋，并沒(méi)有從電場(chǎng)和磁場(chǎng)能量的轉(zhuǎn)換關(guān)系入手。

因?yàn)槭澜缟纤械牟?，都是兩種能量的轉(zhuǎn)換形成的波動(dòng)。例如，在水波中，處于波峰時(shí)是向下的勢(shì)能，波谷時(shí)是向上的勢(shì)能。由波峰到波谷時(shí)是向下的動(dòng)能，由波谷到波峰時(shí)是向上的動(dòng)能。水波其實(shí)就是兩種勢(shì)能，在動(dòng)能作用下相互轉(zhuǎn)換形成的波動(dòng)。形成波的基本條件就是兩種能量（非平衡）相互之間趨于整體平衡的動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)換，就是說(shuō)世界上所有的波，都必須遵循三元平衡定律。

傳統(tǒng)的電磁波的波形示意圖，明顯沒(méi)有從三元平衡定律的角度出發(fā)。加上對(duì)電磁波傳遞方向以及認(rèn)知上的謬誤，導(dǎo)致了他們認(rèn)為，波動(dòng)方向等同于運(yùn)動(dòng)方向，或者波動(dòng)的疊加方向等同于運(yùn)動(dòng)方向。其實(shí)這樣的情況只存在于機(jī)械波中，因?yàn)殡姶挪ú⒎菣C(jī)械波，所以按照機(jī)械波的慣性思維，去理解電磁波的傳遞方向必然會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤。

機(jī)械波是一種通過(guò)勢(shì)能、動(dòng)能、震動(dòng)等產(chǎn)生的和力學(xué)有關(guān)的波，所以波動(dòng)方向等同于運(yùn)動(dòng)方向。而電磁波則是一種電場(chǎng)和磁場(chǎng)的強(qiáng)弱周期性轉(zhuǎn)換而形成的“類波”，所以這種“類波”并不是一種有形波。也就是說(shuō)電磁波的波動(dòng)，其實(shí)只是強(qiáng)弱之間的周期性的波動(dòng)變化，這種強(qiáng)弱上的周期性的波動(dòng)變化，其實(shí)并不存在方向的問(wèn)題。所以電磁波的傳遞方向，不能用機(jī)械波中，波的疊加去表示。電磁波只有電場(chǎng)的傳遞方向，電場(chǎng)的方向就是電磁波傳播的方向。

?

圖1-11，傳統(tǒng)電磁波波形示意圖，圖中電磁波的傳播方向是電場(chǎng)與磁場(chǎng)的疊加方向。

?

因?yàn)殡姶挪ㄔ趥鬟f過(guò)程中，電場(chǎng)和磁場(chǎng)周期性變化的波動(dòng)中不存在損耗。所以在半個(gè)頻率中，波動(dòng)的示意圖的形狀為半圓形。表示在一個(gè)頻率中，電場(chǎng)和磁場(chǎng)會(huì)完全相互轉(zhuǎn)換，這種轉(zhuǎn)換是沒(méi)有能量損耗的，所以用電磁波波動(dòng)關(guān)系示意圖表示，這種電磁波波動(dòng)關(guān)系圖與有形波可用來(lái)表示頻率的波形圖不同。

電場(chǎng)和磁場(chǎng)波動(dòng)關(guān)系示意圖，如圖1-12：

?

圖1-12，電磁波能量波動(dòng)關(guān)系示意圖，其實(shí)也是三元平衡關(guān)系圖。這種圖只表示電場(chǎng)與磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)化關(guān)系，因?yàn)樵陔姶挪ㄖ械牟▌?dòng)，只是電場(chǎng)和磁場(chǎng)的能量周期性轉(zhuǎn)換。電磁波并不是有形波，所以電磁波波動(dòng)關(guān)系示意圖和有形波的波形圖是完全不同的兩個(gè)概念。它只表示電磁波中電場(chǎng)和磁場(chǎng)能量的大小和轉(zhuǎn)換關(guān)系，并不能用來(lái)表示電磁波傳播方向，以及電場(chǎng)和磁場(chǎng)的方向關(guān)系，平衡軸與電磁波傳播方向無(wú)關(guān)。電磁波波動(dòng)關(guān)系示意圖，也不能用來(lái)表示頻率大小。