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電磁力本質

生活更新时间:2025-02-05 23:14:03

物質世界有四種基本作用力，強力、弱力、引力、電磁力。強力、弱力都是短程力，你不深入到原子内部感覺不到它們。我們日常生活中的力學現象，除了重力（萬有引力）外都是電磁力！

電磁力本質（趣談電磁力）1

比如，彈力、壓力、拉力、摩擦力、空氣的阻力……都是電磁力，肌肉力量也屬于電磁力。電磁力與萬有引力都是長程力。

因為物體間的碰撞、摩擦等，歸根究底都是分子間在相互作用，原子核外電子之間撕扯，在亞原子層面，深入不到原子的内部，所以都是電磁場力。

宏觀的電磁相互作用理論總結在麥克斯韋方程組中，早在19世紀已為人們所掌握。微觀的電磁作用理論是量子電動力學是上世紀30年代後發展起來的，用來描述光子與帶電粒子相互作用。那電磁力怎麼發生的呢？傳遞速度又是多大？

電磁力本質（趣談電磁力）2

四種基本作用力都需要媒介子傳遞。“光子”是傳遞“電磁力”的媒介子，傳遞“強力”媒介子是“膠子”，轉遞“弱力”媒介子是“W和Z粒子”；傳遞“引力”媒介子是“引力子”，“引力子”目前還沒有觀測到。

“電磁力”的傳播速度就是其媒介子“光子”的速度，不是超距的，隻是因為傳遞速度太快了，我們感覺不到。

既然四種基本作用力都需要媒介子，電子之間的相互作用力怎樣通過媒介子傳遞呢？量子電動力學中，把電磁相互作用解釋為“虛光子”的交換。打個比方，兩個人站在光滑地面上互相扔球，因為動量守恒而導緻兩人相互遠離，球就傳遞了兩個人之間相互作用力。

電磁力本質（趣談電磁力）3

“虛光子”不同與普通的光子，是不能直接觀測到的。實驗儀器可以檢測出所有波段的普通光子，但是不能檢測出“虛光子”。量子場論認為真空中充滿了各種場，這些場處于最低能量态——“基态”時就是真空。而當場的能量增加、場處在較高能量态——“激發态”時，就出現了實物粒子。

電磁力本質（趣談電磁力）4

真空并不空！我們看到的各種實物粒子不過是場的激發态。

電子是電子場的激發态。因為電子它帶有電荷，會和真空中的電磁場發生相互作用，吸收或放出虛光子，兩個電子通過交換虛光子就實現了電磁相互作用。

電磁力本質（趣談電磁力）5

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