1  標量波概念的提出及標量波特點

標量波很早已被西方電磁物理學者關(guān)注和研究。最早由著名的發(fā)明家尼古拉.特斯拉（Nicola Tesla）在1891年發(fā)明特斯拉線圈（Tesla Coil）之后提出了標量場的概念。關(guān)于標量波的比較流行的解釋為，標量波是一種縱波，質(zhì)點的振動方向與傳播方向平行或一致。而橫波中質(zhì)點的振動方向與傳播方向垂直，比如常見的電磁波就是橫波，在其傳播過程中，電場和磁場的振動方向都與傳播方向垂直。

德國電磁物理學家康斯坦丁.梅爾（Konstantin Meyl）教授，對標量波作了比較細致長遠的研究工作，提出了一套自己的理論體系包含了標量波的渦旋結(jié)構(gòu)。他證明了標量波可以以載波的形式傳遞生物信號，建立新的細胞通訊機制，從而影響植物的細胞分裂和生長發(fā)育。

                                        圖1 標量波渦旋模型

迄今關(guān)于標量波最為系統(tǒng)的研究和著書的學者中，除了K.Meyl，還有H. Mills, 以及Bahman Zohuri，在他的標量波驅(qū)動能量應(yīng)用（Scalar Wave Driven Energy Applications,2018）一書中，作者用了非常多的篇幅對標量波進行了詳盡的理論闡述和應(yīng)用探討研究，著重指出標量波的傳播速度可以超過光速并且不隨時間和空間而衰減。

由德國研究者SergeKernbach領(lǐng)導(dǎo)的一個非常規(guī)科學技術(shù)研究團隊，將標量波應(yīng)用于遠程信號傳輸，在信號發(fā)射端和接收端采用照片尋址定位的方法，信號可以突破專業(yè)的屏蔽室，完全有別于傳統(tǒng)電磁波信號通信機制。

在俄羅斯莫斯科的非常規(guī)科學研究機構(gòu)IJUS，將標量波更多的表達為撓場，曾經(jīng)使用撓場進行金屬冶煉，改善合金晶體結(jié)構(gòu)，以及將標量波用于保健、理療等人體科學的研究當中。

國內(nèi)對標量波（撓場）進行探索和研究的代表人物有北京航空航天大學的江興流教授，前臺灣大學校長李嗣涔教授，標量波研究網(wǎng)創(chuàng)辦者高鵬，等等。中國傳媒大學的黃志洵教授在其著作《波科學與超光速物理》中對Tesla標量波的原理和相關(guān)效應(yīng)做了詳細的理論解釋。

綜合有限的各類研究標量波的技術(shù)和實驗描述，大致可以歸納如下關(guān)于標量波的特殊之處：

1.       在特定條件下，標量波可以實現(xiàn)超光速

2.       標量波可以突破法拉第籠的屏蔽

3.       標量波的接收端可以反作用于發(fā)射端

4.       標量波傳輸能量時可以發(fā)生增益（OverUnity）現(xiàn)象

5.       標量波可以實現(xiàn)Aharonov-Bohm效應(yīng)和量子糾纏這類非力效應(yīng)

6.       標量波的創(chuàng)新應(yīng)用將會在某些領(lǐng)域超越電磁波

鑒于標量波具有上述明顯的優(yōu)越性和獨特性，尤其可以突破屏蔽這一特點，在現(xiàn)實水處理工程應(yīng)用當中，我們猜想可以將選定頻率（介于50Hz到1000KHz之間）的電磁波加載到特定頻率的標量波上，對標量波進行頻率調(diào)制，可以進行單一頻率調(diào)制，也可以變換頻率調(diào)制，對水溶液中晶體傳統(tǒng)生長環(huán)境施加一個特殊的交變電磁場物理環(huán)境，從而使水中礦物質(zhì)在一定的溫度和壓力等熱力學條件下溶液結(jié)晶時晶體結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，晶體顆粒尺寸增大或減小，控制晶體生長特性，達到相關(guān)目的。

2  特殊物理環(huán)境下晶體生長新技術(shù)

國內(nèi)外學者對于晶體生長的特殊環(huán)境影響因素及結(jié)果的研究早已經(jīng)非常重視。在我國每年舉辦全國性晶體生長與材料學術(shù)會議。

目前國內(nèi)外學者大部分對于晶體生長新技術(shù)的研究基本上限定在微重力、超重力、高壓、高溫高壓、沖擊波、交變電磁場、強磁場、強激光、輻照等特殊物理環(huán)境下的晶體生長；特殊物理環(huán)境下生長的非傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)晶體材料物性及其在物理，化學，生物，材料科學，食品科學等領(lǐng)域的應(yīng)用。

在重力環(huán)境下，國內(nèi)外同行研究者對電磁場控制金屬材料凝固過程進行了大量的研究。通常磁場影響熔體對流的機制可以解釋為：磁場與導(dǎo)電流體之間相互作用產(chǎn)生的洛侖磁力（LorentzForce），抑制導(dǎo)電熔體的對流。

如果用B、E、V分別表示磁場強度、感生電動勢和熔體流速，則熔體中的感生電動勢E為：E=-BxV

本論文僅限于探討處于標量電磁場環(huán)境下水溶液中物質(zhì)結(jié)晶后的晶體結(jié)構(gòu)變化。

水溶液中含有的各類金屬離子和非金屬離子屬于帶電離子，這些離子在溶液中時常處于微觀運動狀態(tài)，并且由于各自帶有不同的正負電荷，彼此不斷吸引和排斥，在不同的熱力學環(huán)境相下，這種運動速度和碰撞幾率劇烈變化，條件適當時，發(fā)生相應(yīng)的化學反應(yīng)。

水溶液中的物質(zhì)結(jié)晶，是由于溶液達到過飽和時，溶質(zhì)析出晶體。具體方式有：1、溫度降低或升高，取決于溶質(zhì)的溶解度隨溫度的變化特性；2、水分蒸發(fā)，如天然鹽湖蒸發(fā)析出鹽分；3、化學反應(yīng)，生成難溶物質(zhì)成為晶體。根據(jù)對溶液中發(fā)生的物理化學反應(yīng)現(xiàn)象的研究，晶體溶解和析出是一個可逆的動態(tài)平衡過程，而不是絕對的單向進行過程。

決定晶體生長的形態(tài)，雖然內(nèi)因是基本的，但生成時所處的外界環(huán)境對晶體形態(tài)的影響很大。改變?nèi)芤旱乃幍沫h(huán)境相，同一種晶體結(jié)構(gòu)可能會差異顯著。

在特定外界磁場的作用下，帶電粒子（離子）在溶液中會產(chǎn)生復(fù)雜的三維流動，使得凝固組織初生相受到?jīng)_擊、剪切作用力，能有效控制晶粒。

在經(jīng)典力學中，當一個處于穩(wěn)態(tài)平衡的粒子系統(tǒng)受到擾動時，該系統(tǒng)將發(fā)生某種振動，即每個粒子保持在其平衡位置的臨近做周期運動。為了描述的方便，可以引入一組坐標，它們是粒子位移的線性函數(shù)，且相互之間獨立變化，每一個都是時間的正弦函數(shù)：

Ai x Sin（2 Vit+δi）

其中頻率Vi由力的性質(zhì)決定，Ai和δi為任意常數(shù)。這樣一組坐標稱為系統(tǒng)的簡正坐標，所描述的相應(yīng)的運動即為簡正振動。

德國的玻恩教授與中國學者黃昆合著的晶格動力學理論認為晶體與電磁波可以相互作用。一般來說，一個電磁波只與具有相同波長的晶格振動相互作用，且僅當兩者頻率相近時作用變得強烈。從最基礎(chǔ)的理論上證明了組成晶體的晶格可以受到來自外界的電磁波的影響而發(fā)生可能的畸變，這種畸變必然伴隨離子（離子晶體）間的重疊，而這種重疊又會造成重疊力。從而在晶體形成的過程中發(fā)生組織偏離，導(dǎo)致晶核的成核數(shù)量或生長基元（溶質(zhì)與溶劑相互作用形成一定幾何結(jié)構(gòu)的聚集體）的結(jié)構(gòu)及它們之間的相互作用發(fā)生很大的改變。最終使得形成的晶體在宏觀結(jié)構(gòu)和熱力學性質(zhì)方面出現(xiàn)較大變異。

實際應(yīng)用領(lǐng)域里，水體中除了結(jié)晶離子的存在，還可能有其它物質(zhì)的存在，比如細菌、藻類等等。細菌和藻類都會污染水體，并且危害用水設(shè)備。細菌的分泌物具有酸性，腐蝕金屬管道設(shè)備表面，導(dǎo)致滲漏甚至穿孔，危及生產(chǎn)安全。實驗和應(yīng)用表明，這些微生物在有效的交變電磁環(huán)境下，因其蛋白質(zhì)受到磁化而變性，所以繁殖和生長受到較大干擾，經(jīng)過一段時間的處理后水體將有可觀的改善情況。

3  普通交變電磁場在實際水處理工程的應(yīng)用

目前將電磁或電子設(shè)備產(chǎn)生特定的電磁場應(yīng)用于工業(yè)水處理中的主要目的是防垢防腐蝕及可能的殺菌滅藻。

德國Hartmut Junke認為一定頻率的電震蕩會使水中的“水籠”（圍繞水中鈣離子和碳酸根離子形成的水分子簇 ）分崩瓦解，同時會大大減少CO2分子的溶解聚集。碳酸鈣和碳酸氫鈣的反應(yīng)平衡遭到局部破壞，同時，可溶性的石灰質(zhì)可以從水籠中釋放、相遇并相互反應(yīng)：進而形成了石灰質(zhì)的單晶體原子核。形成的石灰質(zhì)單晶體是電中性的，所以它們不會在自來水中產(chǎn)生相互的電荷作用。

眾多研究表明，經(jīng)過交變電磁場處理后的水會有以下幾個特征：

1.       水的分子結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，通過核磁共振NMR可以檢測水分子半幅寬變化超過20%

2.       水的電導(dǎo)率和黏度都有一定的變化，通常下降10以上

3.       水中的成垢離子Ca²⁺，Mg²⁺，F(xiàn)e²⁺在結(jié)垢過程中形成疏松的顆粒，容易脫落。

4.       水中細菌等微生物會得到一定程度的抑制

4  標量波渦旋場改變?nèi)芤航Y(jié)晶的實驗

本實驗作者是中國標量波研究所創(chuàng)辦人。實驗裝置的主要設(shè)備標量波（撓場）發(fā)生器采用俄羅斯Akimov MGA發(fā)生器。實驗?zāi)康氖怯^察特定頻率的標量波干預(yù)下羅丹明B溶液的結(jié)晶過程及形成的晶體顆粒和結(jié)構(gòu)與對照組的區(qū)別。實驗配置列表及圖示如下：

                               圖2  實驗裝置配置（俯視圖）

                圖3  實驗裝置配置（前視圖）

                        圖4  實驗結(jié)果（左：實驗組；右：對照組）

                圖5  實驗結(jié)果（晶體結(jié)構(gòu)放大100倍；左：對照組；右：實驗組）

由此實驗可以初步得出結(jié)論，被標量波處理的溶液結(jié)晶后形成的晶體顆粒明顯大于對照組結(jié)晶后形成的晶體顆粒。

5  標量波水處理的優(yōu)越性

與當前各種非標量波方式的普通電磁場相比，標量波攜帶的電磁能量場具有很多的優(yōu)越性，將其用于工業(yè)水處理可能會獲得如下比較優(yōu)勢：

1.       標量波的特性之一是不隨時空發(fā)生衰減，因此它承載的交變電磁信號將不會出現(xiàn)明顯衰減，強度保持穩(wěn)定。

2.       工業(yè)水處理設(shè)備的安裝和使用絕大部分從輸水管道著手，并且有些客戶特殊要求還不能接觸水體或者切割管道，于是可以利用標量波超強的穿透能力將處理信號穿過管道設(shè)備傳輸進水體中，可以做到信號無障礙靶向作用于水中所有物質(zhì)。

3.       標量波作為載波，調(diào)制波可以根據(jù)水中物質(zhì)的具體情況進行定制，理論上可以針對水中的物質(zhì)成分和含量做出專有信號的水處理設(shè)備，一對一解決問題。

6  標量波水處理技術(shù)應(yīng)用前景展望

標量波應(yīng)用于工業(yè)水處理的意義重大，體現(xiàn)在

1.       可以大幅度減量化學藥劑的使用。目前化學藥劑仍然是主流手段的水處理方法。如果使用標量波的強大穿透能力，避開了金屬管道和設(shè)備對普通電磁場的阻礙和吸收，那么這一物理式的綠色環(huán)保水處理方法將會變得非常有趣而又富有經(jīng)濟效益。在水質(zhì)比較好的地域，甚至完全可以取消化學加藥，代之以有效的純物理方法，真正實現(xiàn)零污染廢水排放。

2.       可以大量節(jié)約水資源。標量波攜帶的能量場可以提高水體中對結(jié)垢離子的容忍度，從而在工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的水處理當中適當提高濃縮倍率，達到很可觀的節(jié)水效益。有數(shù)據(jù)表明工業(yè)循環(huán)冷卻水占據(jù)了約70%以上的工業(yè)生產(chǎn)用水比例，為了保護冷卻設(shè)備不結(jié)垢，不少使用單位的系統(tǒng)維持在較低的濃縮倍率（低于3.5）下運行，大量的地表水、自來水等潔凈水被迫以廢水形式排放掉，實屬水資源管理中的無奈之舉。

3.       抑制細菌和藻類的繁殖和生長。細菌和藻類的存在會降低各種水質(zhì)標準?；瘜W藥劑的使用不可能面面俱到，大型的工業(yè)用水管網(wǎng)非常復(fù)雜。水管的某些彎頭、閥門，以及末端的局部死角往往成為管網(wǎng)中最脆弱的部位。由流體力學的基本知識得出在水管中心部位，水流速度最大，越接近管壁水流速度越慢。細菌一般是附著在管道內(nèi)表面，甚至藏在管道內(nèi)表面的污垢里面，繁殖生長，形成各類微生物，它們的分泌物及死尸又進一步形成酸性腐蝕物質(zhì)，造成垢下腐蝕。

4.       降低使用單位設(shè)備維護成本。由于設(shè)備結(jié)垢而進行頻繁的清洗作業(yè)，除了耗費大量的人力財力，還會或多或少對設(shè)備施加了不應(yīng)有的潛在腐蝕風險。清洗過程中使用的酸性化學藥劑對設(shè)備具有腐蝕性，加上如果操作上存在問題，則會帶來更大風險，工程中有把客戶設(shè)備洗漏了的也不是沒有。

5.       很適合民用生活用水。無論是自來水飲用水，還是洗浴用熱水管網(wǎng)，都不允許任意添加各種化學藥劑。理論上說做到“零添加”是最理想的。但是在現(xiàn)實應(yīng)用當中，無論是普通的自來水管網(wǎng)，還是市政熱水管網(wǎng)，都會存在殺菌阻垢的訴求。

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