第一章 三元平衡 第三节 电磁波与三元平衡状态
电磁波作为一种波，也同样也遵循三元平衡定律。电磁波是由互相垂直的电场与磁场，在空间中相互转换发射的震荡粒子波。电磁波类似于波动，但传递过程中并无形态意义上的波动，而是沿电场方向传递的，是电场和磁场以类似于能量相互转换的形式，而形成的震荡，通过周期性震荡而形成的类波粒子。
电流会产生垂直于它的磁场，导体切割磁场也会形成电流。也就是说流动的电子，会产生一个与它垂直的磁场。导体切割磁场时，也就是变化的磁场，会使导体形成电流。而导体形成的电流，则是在变化的磁场力的作用下，形成的电子流动。
也就是说，变化的磁场会在导体内部形成与它垂直的电流。在导体内部，电子流动的状态决定了电场的状态。而同时电场的状态，也同样会影响电场所呈现出来的磁场状态。也就是，变化的电场也会形成与它垂直的磁场。这种相互影响与共存的关系，这就是电场和磁场相互作用的关系。
图1-7，电流产生和它垂直方向的磁场。
图1-8，导体切割磁场产生电力的电磁感应现象。
由于变化的电场会形成与它垂直的磁场，同样变化的磁场也会形成与它垂直的电场。根据电磁场的这种关系，可以推出电磁场的波动形态模型。即电磁波在一个波动频率中，电场由强变弱再由弱变强，呈周期性变化，变化电场周围会形成一个围绕它的磁场。当电场由强变弱时，围绕它的磁场则由弱变强，当电场由弱变强时，围绕它的磁场则由强变弱。
在电磁波的三元平衡中，电场和磁场分别为两个非平衡因素，在电磁波中电场和磁场的这两种能量，类似于水波中存在的两种势能。
在水波中相当于波峰处，由于重力产生向下的势能，以及波谷处由，于浮力产生向上的势能。而变化状态的电场和变化状态的磁场，在电磁波中的这种能量，类似于水波中存在的这两种动能。
电场转化为磁场的过程和磁场转换为电场的过程，就是变化的磁场和变化的电场（能量转移或转换的过程），类似于水波中变化的动能（势能转移或转换的过程）。即在水波中相当于由波峰到波谷的向下的动能，和波谷到波峰向上的动能，动能大小与势能大小呈此消彼长的关系。
电磁波的这两个非平衡因素，也类似于掉进水中的木头形成的水波，木头的重力和水对木头产生的浮力之间的关系。这两种力在波峰或波谷大小的非平衡状态，形成了两种势能，这两种势能就是两种非平衡因素，而两种非平衡因素的大小，通过动能相互转换，最后就形成了水波。
图1-9，水波在波峰与波谷时形成的两个非平衡状态示意图。这种图就是三元平衡关系图，在机械波中三元平衡关系图，接近于一般的波形图。
在电磁波中电场和磁场，实际上相当于两种不同形态的能量。而形成水波的木头，在处于波峰位置时，重力大于浮力，相当于有一个重力带来的向下的势能。当处于波谷位置时，浮力大于重力，相当于有一个浮力带来的向上的势能。而波动的过程中的运动和动能有关，就是非平衡状态趋向于平衡的。
水波其实就是两种势能在动能的作用下，的相互转换而形成的波。而电磁波则是由电场和磁场，两种不同形态的能量相互动态转换而形成的周期性变化状态。因为这种周期性变化的传播状态，类似于宏观世界的波动，所以将电场与磁场的这种相互动态转换而形成的，周期性变化的传播状态称为电磁波。
在电磁波中的电场和磁场，就是一对以波动形式周期性相互转换的非平衡状态，这种以波的形式周期性相互转换的状态，就是非平衡趋于平衡的状态。所以电磁波其实就是电场与磁场的三元平衡状态，这是一种最基础的三元平衡状态，同样也是最基础的三元平衡系统。而一般意义上的波（横波、纵波）也是一种三元平衡状态，所以两者之间其实有很多相似的地方。
但是又由于电磁波并非是一般理解的波，即电磁波并非一般意义上的横波，也不是一般意义上的纵波。因为一般意义上，无论横波还是纵波都是一种机械波，机械波都是两种非平衡作用力形成的能量（包括势能和动能），交替转换形成的波。而这种通过非平衡作用力形成的波，往往都需要通过介质才能传递。而形成电磁波的两个非平衡因素，都与作用力产生的能量不同，而是电场和磁场本身，所以电磁波是通过电磁辐射传播的波，不需要介质传递。
需要介质传递的机械波，打个比方，就好比通过排成队的人（介质）去传递物品一样，物品被一个接着一个的人传递出去，这种传递方式就像机械波通过介质被传递出去一样。而电磁波的传递，就好比这个物品不需要通过人去传递，而是自然就传播出去了一样，也就是说电磁波中的电场和磁场本身就具备传播性。
电磁波的波动形态模型图，如图1-10所示：
图1-10，电磁波的波动形态模型图，电场和磁场交替增强或减弱，二者的波动关系是一种相互转化的关系，变化互为因果。电磁波以粒子的形态传播，但是这种粒子呈现周期性变化，磁场和电场周期性转换，使得电磁波呈现出波粒二象性。
电磁波的传递方向和传递速度只和电场有关，和磁场的方向无关。
关于电磁波的传递方向和传递速度的问题，将会在本书后面的内容里详细论述。以及通过这方面的结论去解释自然界的一些自然现象，再通过一系列的自然现象和实验，反过来去论证电磁波的传递反向和传递速度与磁场无关。关于磁场在电磁波中起到的作用，会在本书后面内容里通过三元平衡定律详细论证。
那么电磁波的波形示意图又应该怎样去表示呢？传统科学家对电磁波的解释，并没有从电场和磁场能量的转换关系入手。
因为世界上所有的波，都是两种能量的转换形成的波动。例如，在水波中，处于波峰时是向下的势能，波谷时是向上的势能。由波峰到波谷时是向下的动能，由波谷到波峰时是向上的动能。水波其实就是两种势能，在动能作用下相互转换形成的波动。形成波的基本条件就是两种能量（非平衡）相互之间趋于整体平衡的动态转换，就是说世界上所有的波，都必须遵循三元平衡定律。
传统的电磁波的波形示意图，明显没有从三元平衡定律的角度出发。加上对电磁波传递方向以及认知上的谬误，导致了他们认为，波动方向等同于运动方向，或者波动的叠加方向等同于运动方向。其实这样的情况只存在于机械波中，因为电磁波并非机械波，所以按照机械波的的惯性思维，去理解电磁波的传递方向必然会出现错误。
机械波是一种通过势能、动能、震动等产生的和力学有关的波，所以波动方向等同于运动方向。而电磁波则是一种电场和磁场的强弱周期性转换而形成的“类波”，所以这种“类波”并不是一种有形波。也就是说电磁波的波动，其实只是强弱之间的周期性的波动变化，这种强弱上的周期性的波动变化，其实并不存在方向的问题。所以电磁波的传递方向，不能用机械波中波的叠加去表示。电磁波只有电场的传递方向，电场的方向就是电磁波传播的方向。
图1-11，传统电磁波波形示意意图，图中电磁波的传播方向是电场与磁场的叠加方向。
因为电磁波在传递过程中，电场和磁场周期性变化的波动中不存在损耗。所以在半个频率中，波动的示意图的形状为半圆形。表示在一个频率中电场和磁场会完全相互转换，这种转换是没有能量损耗的，所以用电磁波波动关系示意图表示，这种电磁波波动关系图与有形波可用来表示频率的波形图不同。
电场和磁场波动关系示意图，如图12：
图1-12，这种电磁波能量波动关系示意图，其实也是三元平衡关系图。这种图只表示电场与磁场的转化关系，因为在电磁波中的波动，只是电场和磁场的能量周期性转换。电磁波并不是有形波，所以电磁波波动关系示意图和有形波的波形图是完全不同的两个概念。它只表示电磁波中电场和磁场能量的大小和转换关系，并不能用来表示电磁波传播方向，以及电场和磁场的方向关系，平衡轴与电磁波传播方向无关。电磁波波动关系示意图，也不能用来表示频率大小。