说起无碰撞撕裂模的线性理论，有一段历史值得一提。

 

前面说到无碰撞撕裂模线性理论，即LPV理论，在发表时主要针对在地球磁尾等离子体中的应用：将地磁尾磁场简化成东西方向流动的“越尾电流片”（cross tail current）南北两侧、地-日连线方向上的反向磁场。而磁重联则被看成是零磁面（neutral plane）附近“非磁化”效应引起的。但是实际上地磁尾是地磁“偶极场”在night side被太阳风拉伸的结果——也就是说，无论拉伸得多厉害，在所谓的“零磁面”neutral plane上总是存在的一个垂直该面、南北方向的非零“normal”磁场分量。因此电子在neutral plane上仍然是被磁化的。而且由于在这种情况下磁力线变成一组抛物线型的曲线，磁扰动引起形变在neutral plane上表现为磁力线的疏密变化；而环绕磁力线的电子的密度也被压缩和拉伸。这时，磁场扰动能量被转换成压缩电子密度的能量，撕裂模被稳定。

 

这种磁场分布的稳定性的本质，是原来被零磁面分隔成两个不同拓扑区域的磁场结构，因neutral plane上的“normal”分量联系起来。因此，扰动磁场只是使得磁力线变得疏密相间，但不再引起磁场拓扑的变化。

 

可是这样简单的物理图像当时却没有人想到！

 

70年代对这样的磁场位形下的撕裂模稳定性的解释是：电子压缩效应（Electron Compressibility）。因此有人提出：虽然电子被磁化了，但是如果normal磁场分量足够小，离子仍然是非磁化的，有可能提供不稳定性的自由能。

 

于是就有人来看色散关系：

1/g=1/G_e+1/G_i。

这里 g 是撕裂模的增长率，G_e是电子的贡献，是G_i离子的贡献；分别同各自的质量的平方根成正比。所以G_e<<G_i，1/G_e>>1/G_i。近似有

                            1/g=1/G_e，  g=G_e=g_e。

人们就把色散关系改写成：

1/g=1/g _e+1/g_i。

 

这样写不是不可以，只要记住g _e和g _i的物理意义，把它们看成代表不同粒子贡献的参数。可是有人就误解（或者说“偷换”）了这一概念：既然电子对不稳定性没有贡献了，就简单地把它的那一项拿掉。于是把电子磁化、离子“非磁化”条件下的色散关系写成：1/g=1/g_i，则

g=g_i。

并把这一新的“不稳定模式”称为“离子撕裂模”。因为g _i比g _e至少大40多倍，所以“离子撕裂模”反而变成了更快增长的不稳定性！！

 

尽管1986年，LPV三人中的Pellat和另一位法国物理学家Lembege指出了“离子撕裂模”的错误[Phys. Fluids, 25, 1995 (1982)] 。但是没有打中要害。致使这一理论竟然统治了磁尾磁重联研究20年之久！到90年代初期甚至有所谓“ideal tearing”的理论出现。可见当时对磁重联的物理图像的理解上的混乱。

 

其实，问题的本质在于我们前面说过的：扰动磁场只是使得磁力线变得疏密相间（即激发沿neutral plane传播的磁声波），但不再引起磁场拓扑的变化。

 

陈省身先生说得好：几何物理是一家。对物理过程的拓扑直观，往往能够更清楚地看到其物理本质。对磁重联研究来说尤其如此。

 

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