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兩個相互作用的磁鐵的磁場

圖文 更新时间:2024-12-03 22:32:06

導讀:兩塊磁鐵之間的磁力靠什麼粒子來傳遞?看看大家怎麼說。

1、目前人類已發現四種相互作用,其中電磁力描述的是電荷之間的相互作用,在日常生活中,我們能接觸到的真實力,除重力外,其他的本質上都是電磁力;比如拉力、彈力、摩擦力、支撐力等等。

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在量子場論中,描述每種相互作用都有傳遞粒子,比如強力的傳遞粒子是膠子,弱力的傳遞粒子是w玻色子和z玻色子,引力的傳遞粒子是引力子(引力子還未被證實),而電磁力的傳遞粒子是光子。

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我們知道,光子就是電磁波,電磁波的頻率波段有非常寬的範圍,可見光(400nm~760nm)隻是非常狹小的一個波段。

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我們人眼隻看感知可見光波段的光子,實驗儀器可以檢測出所有波段的光子;但是電磁相互作用的傳遞粒子,并非一般的光子,而是“虛光子”,虛光子不能直接觀測到。

由于量子力學中的不确定性原理,虛光子具有動量和質量的不确定度,虛光子存在的時間極短,而且虛光子不滿足相對論能量三角形。

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虛光子的概念比較難理解,它的性質很多時候和實光子相似,比如沒有靜止質量,始終以光速運行等等。

或許可以把虛光子看成一種數學處理的結果,在數學描述上虛光子比實光子多了一個虛數單位“i”,在處理過程中虛光子和實光子遵循一樣的法則,但是最終在計算可觀察量時,虛光子就會自動消失。

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就好比我們在使用複變函數,來計算一些實積分時,積分路徑雖然通過了複平面,但是最終的積分結果,虛數單位“i”會自動消失,最終得到一個實數值。

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2、

兩塊磁鐵之間的磁力靠什麼粒子來傳遞?

要來分析這個問題,我們首先來了解下兩塊磁鐵之間的磁力是屬于什麼力,那樣才能去了解這種力是通過什麼方式來傳播的!

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一、引力

引力是長程力,它是中基本作用力中最小的那個,但在天體相互作用中,引力則是最普遍的作用力!引力子是被認為用來傳輸引力的,但迄今為止仍然在猜測中,或者我們暫時也可以認為這是錯誤的,畢竟都沒有獲得公認,在量子力學中,引力子的定義是:一個自旋為2、質量為零的玻色子!

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二、電磁力

為什麼将磁和電統一了為電磁力,因為這兩者是統一互相可以轉換的,與引力一樣,電磁力也屬于長程力,而這個對于我們日常工作與生活幫助最大,幾乎所有的電動設備都是這個作用力在起着作用!而實現它作用力的媒介粒子就是光子,因為這離不開電磁波,而整個電磁波段其實就是光的不同波段而已,有的我們能看到,有的則看不到,而磁力就是我們看不見的那一類!

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三、弱相互作用力

弱相互作用靠費米子或玻色子傳遞的,它是四種作用力中第二弱、作用距離最短的一種力。它僅僅隻作用于電子、誇克層子、中微子等費米子,并制約放射性等作用!

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四,強相互作用力

質子與中子之間的核力即為強相互作用力,強相互作用力是四種基本力中最強的,但它的作用距離很短!傳遞強作用力的是膠子!

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傳說中的水滴就是強作用力材料制成的表面,無限細膩,強度也許除了誇克星物質外就它了,但這隻是停留在科幻小說中,希望我們未來也能制造出這種材料!

/3、為什麼會有電磁相互作用?

科學家發現了世界上存在着正負兩種電荷,存在着摩擦起電,磁針偏轉等現象。麥克斯韋方程組能很好地描述電磁相互作用。更進一步,量子場論(Quantum Field Theory)的觀點告訴我們,力的作用不是超距的,所有的相互作用都是兩個物體交換一個媒介粒子而發生的,電磁力實際上就是交換光子。我們有了新的觀點,不再說電磁力了(事實上在分析力學的框架建立之後,"力"就不再是我們主要讨論的内容了),但這隻是觀點上的革新,交換光子和電磁相互作用指的還是同一件事。

你依然可以繼續問,為什麼自然界裡可以交換光子?我們不知道。這需要更深層的物理

4、電磁作用力靠什麼傳遞?

四大基本相互作用已經全部發現,可以說如果能将這四大力完全了解,那麼在一定程度上意味着人類科技向前邁出了一大步。

在了解這四大力的時候,人們一直在思考這四大力是靠什麼傳遞的?通過不斷研究發現強相互作用靠膠子傳遞,弱相互作用靠費米子或玻色子傳遞,而電磁相互作用則是靠光子傳遞!

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注意這裡的光子并不是指通常意義上的光子,而是指虛光子,因此磁鐵之間的感光紙是無法探測到虛光子的。

5、

電場,磁場,電磁場的本質是什麼?

這是第四十三章,本來是沒有這一章的。有這一章要感謝我的讀者“牛哥”的提問,他問我:“電場,磁場的本質是什麼?”

是啊,他這一問我才想起來,我們經常問:“引力的本質是什麼?”很少問其他三種力的本質原因。

引力和電磁力都屬于長程力,既然我對引力的本質敢于說出自己的想法,為什麼電場,磁場的本質卻沒有提。

如此說來,我确實應該增加這一章内容。但我在量子力學科普書籍《見微知著》中提到過,任何關于本質的提問,其實都很嚴肅,命題都不明确。為什麼呢? 本質的東西要歸一,不是有很多。所以“歸一”這兩個字就能突出本質的嚴肅性。

在這裡我不介紹關于電場,磁場,電磁場的定義了,前面的章節都有介紹。咱們直奔主題進行讨論。

首先我們要知道的,電可以生磁,磁可以生電,而電磁場是有内在聯系、相互依存的電場和磁場的統一體的總稱。随時間變化的電場産生磁場,随時間變化的磁場産生電場,兩者互為因果,形成電磁場。

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現在我們就是在問:“電場,磁場,電磁場的本質是什麼?”

我們先來分析一下這三個“詞”所具有的特性。首先很明顯要想到“場”的概念,然後是“長程力”,然後是電磁波,貫穿這些詞的是“運動”。因為電磁波是由同相且互相垂直的電場與磁場在空間中衍生發射的震蕩粒子波。

再來繼續分析,我在第三十二章寫了标題為《深度剖析引力,引力波與電磁波和電磁場的關系》

在文章中我說了,引力是時空屬性。引力波是時空漣漪。而電磁力,電磁波,電磁場不是時空性質,電磁力是時空中物質的一種基本力,一種電磁現象。

所以我說引力是宇宙中最根本的力!說引力不是基本力的觀點是錯誤的。比如韋爾蘭德引力假說,就認為引力不是基本力,是突發力。

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綜合上面的觀點,顯然引力波不會與電磁波發生糾纏和作用。也不會和電磁場發生糾纏和作用。

有同學這時候不服氣了,站起來問了一個問題:光是一種電磁波,可以被大質量物體偏轉。甚至在黑洞附近,光是無法逃逸的。這不就是引力使得電磁波偏轉嗎?不就是引力對電磁波有作用嗎?那麼引力波和電磁波不也會發生作用嗎?

首先是這樣的,引力波和引力是兩個概念。引力是一種時空性質。引力波是時空的漣漪,說白了就是時空劇烈震蕩的表現,不是一種性質。

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性質是與生俱來的,不管什麼條件,什麼環境下都存在。引力波出現和表現是需要條件的,對于它的探測更是難上加難。所以引力波和電磁波是不發上糾纏和作用的。

接着來回答引力和電磁波有糾纏和作用嗎? 這個時候上面的問題就變的更嚴肅起來了,任誰都不敢忽略這個問題。

理論上可以這樣說,任何溫度在絕對零度以上的物體都向外輻射電磁波。電磁波是由一些基本粒子組成的,有質量。以光來說,光是一種電磁波,光也是一種質量波。

那麼大質量天體使得光偏轉,是引力對質量波作用,還是對電磁波作用?

答案是這樣的:引力是一種時空性質,對凡是有質量的物體都起作用。那麼光有質量,引力自然就使得光偏轉了。也就是說引力不認識你是誰,什麼電磁波,水波,聲波等等,它不管你是什麼,隻要你攜帶能量,攜帶物質就會對你産生引力作用。

可是這位同學還是不解:雖然它對質量産生作用,可是這些質量波就是電磁波啊。電磁波也明顯在引力的作用下偏轉了。

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答案繼續:引力是對質量産生引力作用,不對物質的電磁性質産生作用。如果對電磁場,電磁波的性質産生糾纏和作用,那麼電磁波理論就需要修改。

我說引力是時空的性質,時空又是一種能量時空。也就是凡是具有能量的物質就會有引力作用。

現在又說凡是具有能量的物質就會有輻射。然後引力也不與電磁波,電磁場發生作用。那麼會不會引力其實也是一種電磁波?

任何物體具有引力,任何物體又具有溫度,具有溫度的任何物體又會輻射電磁波。

但兩者不是一種東西,是有本質區别的。引力是引力,電磁是電磁。

【引力】是時空性質,是最根本的。【電磁現象】是物質性質。

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時空是由時間,物質,空間構成。 而單純的物質,隻能說受時間,空間的影響。也就是說時空是電磁場發揮“活力”的舞台。從範疇角度來講,前者包含後者,但其實現實中引力和電磁力都是長程力,你無法做出比較。

還記得惠勒的那句名言是怎麼說的嗎? “物質告訴時空如何彎曲,時空告訴物質如何運動“。即時空告訴電磁波,電磁場如何運動,就是按“光速”運動。所以在提到光速問題的時候,我反複強調時空的因素。

所以至此,其實電場,磁場,電磁場的本質就明了了。它們的本質是可以這樣描述的:電磁場是物質在引力場中存在和運動的方式。

即引力場中電場,磁場,電磁場以我們現在看到的方式存在和運動着。

可以形象的舉一個例子。河水中的漩渦。我們可以說整個河水是對河水中的漩渦有影響,不能說它産生作用。這很矛盾,是的。産生影響和産生作用不一樣嗎?

不一樣。從聯系的角度講,任何兩個東西,都有聯系,都有影響。但發生作用就不同了,就好像“化學反應”一樣。河水并沒有對漩渦發生這樣的“反應。”

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或者可以直白的說,我不能對我自己發生作用。但我可以影響我自己。就是這個意思。

但我得承認,在哲學中,你要探讨的東西,答案一定在你要探讨的東西之外。而我們現在所探讨的東西,不可能這個東西之外,因為他們是一個東西。即物質。隻是有一種物質叫電磁波,但它還是物質範疇中,你如何脫離?

而且最緻命的是,大家想過沒有,為什麼我上面說,引力場的範疇從宏觀來說是比電磁場範疇大的。就是因為引力是時空屬性,而電磁力不是時空屬性。

如果以引力與電磁場發生作用,相互依偎的話,就不會将電磁力納入四種基本力之一了。正是因為是相互獨立的,不發生作用,所以電磁力是基本力之一。他們是不能相互轉化的,不能把引力轉化成電磁力。但可以通過聯系,納入到一個體系裡。愛氏的這個思路,沒有問題。

這樣解釋,大家應該就能茅塞頓開了。

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我們的問題,永遠沒有最後一個。你還可以問:“那麼電磁場,電場,磁場為什麼以這樣的方式存在和運動?”

這個問題的回答,一定要回到量子力學中去尋找的答案。尤其是關于電荷的知識内容,

你還能問什麼問題? 比如還有這樣的我問題:“橘子可以産生電流,這是怎麼回事?”“雷電現象是怎麼回事?”

磁場可以産生電,橘子也有磁場?顯然我們不是這樣認為的。那麼你将如何回答。

顯然回答這個問題,就和我上面提到的“電荷”有關。而橘子發電,水果發電,雷電現象等等具體内容,我就不寫了。大家可以在網上找到具體答案。

摘自獨立學者,詩人,作家靈遁者宇宙物理科普書籍《變化》

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