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磁铁之间的电磁力是如何产生的?靠什么来传递的?

 菌心说 2022-02-09

我们每时每刻都能感受到引力的存在,但其实并不是我们日常生活中最常见的力,电磁力更加与我们形影不离。

不要被“电磁力”的字面意思所迷惑,不要认为电磁力只是“两块磁铁之间的作用力”,事实上电磁力无时无刻不在我们身边。

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除了引力之外,我们每天感受到的力本质上其实都是电磁力,比如说摩擦力,弹力,拉伸力等等,都是电磁力。

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那么电磁力是如何产生的呢?靠什么来传递呢?

我们知道,自然界有四种基本作用力,它们分别是引力,电磁力,强力和弱力。强力和弱力我们不太容易感受到,引力我们每天都能感受到,是靠引力子(目前还没找到引力的存在,只是一个假设概念)来传递的,电磁力是靠光子来传递的。

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你可能有疑惑:电磁力是如何靠光子来传递的呢?光子不是我们每天看到的光吗?光怎么会传递电磁力呢?

这里要科普一下,传播电磁力的光子与我们通常所说的光子并不是一个概念,严格来讲并不是光子,而是虚光子。

我们可以直接观测到光子的存在,但我们无法直接观察到虚光子(要不然怎么会说是“虚”光子呢?)。

如何理解虚光子?

光,本质上其实就是电磁波,而电磁波包含的光有很多波段,我们通常所说的光其实指的是可见光,只是很狭窄的一段光谱。

那么,虚光子到底是什么样的光子呢?

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简单来讲,不能被直接观测到的光子就是虚光子,能被直接观测到的光子就是(实)光子。虚光子是一种虚构假想的粒子,是一种含有解释性的概念,多用于大型粒子对撞机中相互碰撞的亚原子粒子在撞击过程中表现出来的数学形式。简单来讲,就是一种数学表达项。

在亚原子粒子碰撞的过程中,其实科学家并不知道那里到底发生了什么,因为科学家并不能用显微镜直接观测,只能通过一些内在机制提供一些假设的概念图像。

从这点上来讲,虚光子更像是数学概念中的虚数代为“i”。

根据量子力学的不确定性原理,虚光子的动量和能量都是不确定的,而且存在时间极短,它可以不满足能量守恒定律(这并不代表能量守恒定律就被打破了,两者并不矛盾)。

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虚光子就好像能凭空产生一样,由于它的存在时间极短,所以可以存在,只要存在的时间与虚光子的能量乘积不小于普朗克常数除以4π就可以,大自然并不反对虚光子的凭空出现和存在。

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实际上,在诡异的量子微观世界里,不仅仅有虚光子,各种虚粒子时刻都在衍生然后瞬间消失,那里比我们的现实宏观世界热闹多了!

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