如何处理两块磁铁之间的力(两块磁铁之间的电磁力)

小时候很多人都玩过磁铁,当时的我们只觉得好玩,磁铁可以“隔空吸物”。不知道当时的你有没有想过这个问题:磁铁到底是如何传递力的?

如何处理两块磁铁之间的力(两块磁铁之间的电磁力)(1)

磁铁产生的力属于电磁力,电磁力是靠光子进行传递的,不过这里的光子并不是我们通常所说的“光子”,而是“虚光子”,不能直接观测。

如何处理两块磁铁之间的力(两块磁铁之间的电磁力)(2)

自然界中存在四种基本作用力,分别是强力,弱力,电磁力和引力。电磁力是描述电荷之间的相互作用。日常生活中除了我们每天感受到的引力之外,其他力都是电磁力,比如说摩擦力,弹力,拉力,撞击力,各种机械力等。

按照量子场论的诠释,每种基本作用力都有相应的传播粒子。比如说电磁力的传播子就是光子,强力的传播子是胶子,弱力的传播子是玻色子,而引力的传播子是引力子。目前只有引力子还没有被发现,只是假想的概念。

电磁力的传播子,光子到底是什么呢?

如何处理两块磁铁之间的力(两块磁铁之间的电磁力)(3)

我们都知道,光其实就是电磁波,电磁波的波段非常广,而可见光只是其中很窄的一小部分。

不过电磁力的传播子并不是普通的光子,而是“虚光子”,不能直接被观测。因为根据量子力学不确定性原理,虚光子的质量和动量不能同时确定,而且存在时间非常短。

如何处理两块磁铁之间的力(两块磁铁之间的电磁力)(4)

虚光子的概念比较抽象,很难直观地理解。虚光子的性质与实体光子差不多,都没有静质量,都以光速飞行。

从数学上来描述虚光子或许更好理解,虚光子可以看做数学处理的结果,虚光子只是比实体光子多出了一个虚数单位“i”,无论是实体光子还是虚光子都遵循相同的法则,但是一旦我们计算虚光子时,它就会消失。

如何处理两块磁铁之间的力(两块磁铁之间的电磁力)(5)

不仅仅是虚光子,其他两种基本作用力的传播子也不能被直接观测到,比如说强力的传播子玻色子,很难被直接观测。

这或许也是科学家直到如今都没有找到引力子的原因,因为传播子并不能被直接观测到,只能通过间接手段,比如说与其他基本粒子的相互作用来寻找引力子。

如何处理两块磁铁之间的力(两块磁铁之间的电磁力)(6)

还有神秘的希格斯玻色子,虽希格斯玻色子的概念很早就被提出来了,但直到2013年科学家才在粒子对撞机中发现希格斯玻色子的存在!

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