1、目前人類(lèi)已發(fā)現(xiàn)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(shí)力,除重力外,其他的本質(zhì)上都是電磁力;比如拉力、彈力、摩擦力、支撐力等等。 在量子場(chǎng)論中,描述每種相互作用都有傳遞粒子,比如強(qiáng)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(shí)),而電磁力的傳遞粒子是光子。 我們知道,光子就是電磁波,電磁波的頻率波段有非常寬的范圍,可見(jiàn)光(400nm~760nm)只是非常狹小的一個(gè)波段。 我們?nèi)搜壑豢锤兄梢?jiàn)光波段的光子,實(shí)驗(yàn)儀器可以檢測(cè)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(cè)到。 由于量子力學(xué)中的不確定性原理,虛光子具有動(dòng)量和質(zhì)量的不確定度,虛光子存在的時(shí)間極短,而且虛光子不滿(mǎn)足相對(duì)論能量三角形。 虛光子的概念比較難理解,它的性質(zhì)很多時(shí)候和實(shí)光子相似,比如沒(méi)有靜止質(zhì)量,始終以光速運(yùn)行等等。 或許可以把虛光子看成一種數(shù)學(xué)處理的結(jié)果,在數(shù)學(xué)描述上虛光子比實(shí)光子多了一個(gè)虛數(shù)單位“i”,在處理過(guò)程中虛光子和實(shí)光子遵循一樣的法則,但是最終在計(jì)算可觀察量時(shí),虛光子就會(huì)自動(dòng)消失。 就好比我們?cè)谑褂脧?fù)變函數(shù),來(lái)計(jì)算一些實(shí)積分時(shí),積分路徑雖然通過(guò)了復(fù)平面,但是最終的積分結(jié)果,虛數(shù)單位“i”會(huì)自動(dòng)消失,最終得到一個(gè)實(shí)數(shù)值。 我的內(nèi)容就到這里,喜歡我們文章的讀者朋友,記得點(diǎn)擊關(guān)注我們——艾伯史密斯! 2、 兩塊磁鐵之間的磁力靠什么粒子來(lái)傳遞? 要來(lái)分析這個(gè)問(wèn)題,我們首先來(lái)了解下兩塊磁鐵之間的磁力是屬于什么力,那樣才能去了解這種力是通過(guò)什么方式來(lái)傳播的! 一、引力 引力是長(zhǎng)程力,它是中基本作用力中最小的那個(gè),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(rèn)為用來(lái)傳輸引力的,但迄今為止仍然在猜測(cè)中,或者我們暫時(shí)也可以認(rèn)為這是錯(cuò)誤的,畢竟都沒(méi)有獲得公認(rèn),在量子力學(xué)中,引力子的定義是:一個(gè)自旋為2、質(zhì)量為零的玻色子! 二、電磁力 為什么將磁和電統(tǒng)一了為電磁力,因?yàn)檫@兩者是統(tǒng)一互相可以轉(zhuǎn)換的,與引力一樣,電磁力也屬于長(zhǎng)程力,而這個(gè)對(duì)于我們?nèi)粘9ぷ髋c生活幫助最大,幾乎所有的電動(dòng)設(shè)備都是這個(gè)作用力在起著作用!而實(shí)現(xiàn)它作用力的媒介粒子就是光子,因?yàn)檫@離不開(kāi)電磁波,而整個(gè)電磁波段其實(shí)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(jiàn)的那一類(lèi)! 三、弱相互作用力 弱相互作用靠費(fèi)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。它僅僅只作用于電子、夸克層子、中微子等費(fèi)米子,并制約放射性等作用! 四,強(qiáng)相互作用力 質(zhì)子與中子之間的核力即為強(qiáng)相互作用力,強(qiáng)相互作用力是四種基本力中最強(qiáng)的,但它的作用距離很短!傳遞強(qiáng)作用力的是膠子! 傳說(shuō)中的水滴就是強(qiáng)作用力材料制成的表面,無(wú)限細(xì)膩,強(qiáng)度也許除了夸克星物質(zhì)外就它了,但這只是停留在科幻小說(shuō)中,希望我們未來(lái)也能制造出這種材料! /3、為什么會(huì)有電磁相互作用? 科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了世界上存在著正負(fù)兩種電荷,存在著摩擦起電,磁針偏轉(zhuǎn)等現(xiàn)象。麥克斯韋方程組能很好地描述電磁相互作用。更進(jìn)一步,量子場(chǎng)論(Quantum Field Theory)的觀點(diǎn)告訴我們,力的作用不是超距的,所有的相互作用都是兩個(gè)物體交換一個(gè)媒介粒子而發(fā)生的,電磁力實(shí)際上就是交換光子。我們有了新的觀點(diǎn),不再說(shuō)電磁力了(事實(shí)上在分析力學(xué)的框架建立之后,'力'就不再是我們主要討論的內(nèi)容了),但這只是觀點(diǎn)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(xù)問(wèn),為什么自然界里可以交換光子?我們不知道。這需要更深層的物理 4、電磁作用力靠什么傳遞? 四大基本相互作用已經(jīng)全部發(fā)現(xiàn),可以說(shuō)如果能將這四大力完全了解,那么在一定程度上意味著人類(lèi)科技向前邁出了一大步。 在了解這四大力的時(shí)候,人們一直在思考這四大力是靠什么傳遞的?通過(guò)不斷研究發(fā)現(xiàn)強(qiáng)相互作用靠膠子傳遞,弱相互作用靠費(fèi)米子或玻色子傳遞,而電磁相互作用則是靠光子傳遞! 注意這里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(wú)法探測(cè)到虛光子的。 5、 電場(chǎng),磁場(chǎng),電磁場(chǎng)的本質(zhì)是什么? 這是第四十三章,本來(lái)是沒(méi)有這一章的。有這一章要感謝我的讀者“牛哥”的提問(wèn),他問(wèn)我:“電場(chǎng),磁場(chǎng)的本質(zhì)是什么?” 是啊,他這一問(wèn)我才想起來(lái),我們經(jīng)常問(wèn):“引力的本質(zhì)是什么?”很少問(wèn)其他三種力的本質(zhì)原因。 引力和電磁力都屬于長(zhǎng)程力,既然我對(duì)引力的本質(zhì)敢于說(shuō)出自己的想法,為什么電場(chǎng),磁場(chǎng)的本質(zhì)卻沒(méi)有提。 如此說(shuō)來(lái),我確實(shí)應(yīng)該增加這一章內(nèi)容。但我在量子力學(xué)科普書(shū)籍《見(jiàn)微知著》中提到過(guò),任何關(guān)于本質(zhì)的提問(wèn),其實(shí)都很?chē)?yán)肅,命題都不明確。為什么呢? 本質(zhì)的東西要?dú)w一,不是有很多。所以“歸一”這兩個(gè)字就能突出本質(zhì)的嚴(yán)肅性。 在這里我不介紹關(guān)于電場(chǎng),磁場(chǎng),電磁場(chǎng)的定義了,前面的章節(jié)都有介紹。咱們直奔主題進(jìn)行討論。 首先我們要知道的,電可以生磁,磁可以生電,而電磁場(chǎng)是有內(nèi)在聯(lián)系、相互依存的電場(chǎng)和磁場(chǎng)的統(tǒng)一體的總稱(chēng)。隨時(shí)間變化的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng),隨時(shí)間變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng),兩者互為因果,形成電磁場(chǎng)。 現(xiàn)在我們就是在問(wèn):“電場(chǎng),磁場(chǎng),電磁場(chǎng)的本質(zhì)是什么?” 我們先來(lái)分析一下這三個(gè)“詞”所具有的特性。首先很明顯要想到“場(chǎng)”的概念,然后是“長(zhǎng)程力”,然后是電磁波,貫穿這些詞的是“運(yùn)動(dòng)”。因?yàn)殡姶挪ㄊ怯赏嗲一ハ啻怪钡碾妶?chǎng)與磁場(chǎng)在空間中衍生發(fā)射的震蕩粒子波。 再來(lái)繼續(xù)分析,我在第三十二章寫(xiě)了標(biāo)題為《深度剖析引力,引力波與電磁波和電磁場(chǎng)的關(guān)系》 在文章中我說(shuō)了,引力是時(shí)空屬性。引力波是時(shí)空漣漪。而電磁力,電磁波,電磁場(chǎng)不是時(shí)空性質(zhì),電磁力是時(shí)空中物質(zhì)的一種基本力,一種電磁現(xiàn)象。 所以我說(shuō)引力是宇宙中最根本的力!說(shuō)引力不是基本力的觀點(diǎn)是錯(cuò)誤的。比如韋爾蘭德引力假說(shuō),就認(rèn)為引力不是基本力,是突發(fā)力。 綜合上面的觀點(diǎn),顯然引力波不會(huì)與電磁波發(fā)生糾纏和作用。也不會(huì)和電磁場(chǎng)發(fā)生糾纏和作用。 有同學(xué)這時(shí)候不服氣了,站起來(lái)問(wèn)了一個(gè)問(wèn)題:光是一種電磁波,可以被大質(zhì)量物體偏轉(zhuǎn)。甚至在黑洞附近,光是無(wú)法逃逸的。這不就是引力使得電磁波偏轉(zhuǎn)嗎?不就是引力對(duì)電磁波有作用嗎?那么引力波和電磁波不也會(huì)發(fā)生作用嗎? 首先是這樣的,引力波和引力是兩個(gè)概念。引力是一種時(shí)空性質(zhì)。引力波是時(shí)空的漣漪,說(shuō)白了就是時(shí)空劇烈震蕩的表現(xiàn),不是一種性質(zhì)。 性質(zhì)是與生俱來(lái)的,不管什么條件,什么環(huán)境下都存在。引力波出現(xiàn)和表現(xiàn)是需要條件的,對(duì)于它的探測(cè)更是難上加難。所以引力波和電磁波是不發(fā)上糾纏和作用的。 接著來(lái)回答引力和電磁波有糾纏和作用嗎? 這個(gè)時(shí)候上面的問(wèn)題就變的更嚴(yán)肅起來(lái)了,任誰(shuí)都不敢忽略這個(gè)問(wèn)題。 理論上可以這樣說(shuō),任何溫度在絕對(duì)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(zhì)量。以光來(lái)說(shuō),光是一種電磁波,光也是一種質(zhì)量波。 那么大質(zhì)量天體使得光偏轉(zhuǎn),是引力對(duì)質(zhì)量波作用,還是對(duì)電磁波作用? 答案是這樣的:引力是一種時(shí)空性質(zhì),對(duì)凡是有質(zhì)量的物體都起作用。那么光有質(zhì)量,引力自然就使得光偏轉(zhuǎn)了。也就是說(shuō)引力不認(rèn)識(shí)你是誰(shuí),什么電磁波,水波,聲波等等,它不管你是什么,只要你攜帶能量,攜帶物質(zhì)就會(huì)對(duì)你產(chǎn)生引力作用。 可是這位同學(xué)還是不解:雖然它對(duì)質(zhì)量產(chǎn)生作用,可是這些質(zhì)量波就是電磁波啊。電磁波也明顯在引力的作用下偏轉(zhuǎn)了。 答案繼續(xù):引力是對(duì)質(zhì)量產(chǎn)生引力作用,不對(duì)物質(zhì)的電磁性質(zhì)產(chǎn)生作用。如果對(duì)電磁場(chǎng),電磁波的性質(zhì)產(chǎn)生糾纏和作用,那么電磁波理論就需要修改。 我說(shuō)引力是時(shí)空的性質(zhì),時(shí)空又是一種能量時(shí)空。也就是凡是具有能量的物質(zhì)就會(huì)有引力作用。 現(xiàn)在又說(shuō)凡是具有能量的物質(zhì)就會(huì)有輻射。然后引力也不與電磁波,電磁場(chǎng)發(fā)生作用。那么會(huì)不會(huì)引力其實(shí)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(huì)輻射電磁波。 但兩者不是一種東西,是有本質(zhì)區(qū)別的。引力是引力,電磁是電磁。 【引力】是時(shí)空性質(zhì),是最根本的?!倦姶努F(xiàn)象】是物質(zhì)性質(zhì)。 時(shí)空是由時(shí)間,物質(zhì),空間構(gòu)成。 而單純的物質(zhì),只能說(shuō)受時(shí)間,空間的影響。也就是說(shuō)時(shí)空是電磁場(chǎng)發(fā)揮“活力”的舞臺(tái)。從范疇角度來(lái)講,前者包含后者,但其實(shí)現(xiàn)實(shí)中引力和電磁力都是長(zhǎng)程力,你無(wú)法做出比較。 還記得惠勒的那句名言是怎么說(shuō)的嗎? “物質(zhì)告訴時(shí)空如何彎曲,時(shí)空告訴物質(zhì)如何運(yùn)動(dòng)“。即時(shí)空告訴電磁波,電磁場(chǎng)如何運(yùn)動(dòng),就是按“光速”運(yùn)動(dòng)。所以在提到光速問(wèn)題的時(shí)候,我反復(fù)強(qiáng)調(diào)時(shí)空的因素。 所以至此,其實(shí)電場(chǎng),磁場(chǎng),電磁場(chǎng)的本質(zhì)就明了了。它們的本質(zhì)是可以這樣描述的:電磁場(chǎng)是物質(zhì)在引力場(chǎng)中存在和運(yùn)動(dòng)的方式。 即引力場(chǎng)中電場(chǎng),磁場(chǎng),電磁場(chǎng)以我們現(xiàn)在看到的方式存在和運(yùn)動(dòng)著。 可以形象的舉一個(gè)例子。河水中的漩渦。我們可以說(shuō)整個(gè)河水是對(duì)河水中的漩渦有影響,不能說(shuō)它產(chǎn)生作用。這很矛盾,是的。產(chǎn)生影響和產(chǎn)生作用不一樣嗎? 不一樣。從聯(lián)系的角度講,任何兩個(gè)東西,都有聯(lián)系,都有影響。但發(fā)生作用就不同了,就好像“化學(xué)反應(yīng)”一樣。河水并沒(méi)有對(duì)漩渦發(fā)生這樣的“反應(yīng)?!?/p> 或者可以直白的說(shuō),我不能對(duì)我自己發(fā)生作用。但我可以影響我自己。就是這個(gè)意思。 但我得承認(rèn),在哲學(xué)中,你要探討的東西,答案一定在你要探討的東西之外。而我們現(xiàn)在所探討的東西,不可能這個(gè)東西之外,因?yàn)樗麄兪且粋€(gè)東西。即物質(zhì)。只是有一種物質(zhì)叫電磁波,但它還是物質(zhì)范疇中,你如何脫離? 而且最致命的是,大家想過(guò)沒(méi)有,為什么我上面說(shuō),引力場(chǎng)的范疇從宏觀來(lái)說(shuō)是比電磁場(chǎng)范疇大的。就是因?yàn)橐κ菚r(shí)空屬性,而電磁力不是時(shí)空屬性。 如果以引力與電磁場(chǎng)發(fā)生作用,相互依偎的話(huà),就不會(huì)將電磁力納入四種基本力之一了。正是因?yàn)槭窍嗷オ?dú)立的,不發(fā)生作用,所以電磁力是基本力之一。他們是不能相互轉(zhuǎn)化的,不能把引力轉(zhuǎn)化成電磁力。但可以通過(guò)聯(lián)系,納入到一個(gè)體系里。愛(ài)氏的這個(gè)思路,沒(méi)有問(wèn)題。 這樣解釋?zhuān)蠹覒?yīng)該就能茅塞頓開(kāi)了。 我們的問(wèn)題,永遠(yuǎn)沒(méi)有最后一個(gè)。你還可以問(wèn):“那么電磁場(chǎng),電場(chǎng),磁場(chǎng)為什么以這樣的方式存在和運(yùn)動(dòng)?” 這個(gè)問(wèn)題的回答,一定要回到量子力學(xué)中去尋找的答案。尤其是關(guān)于電荷的知識(shí)內(nèi)容, 你還能問(wèn)什么問(wèn)題? 比如還有這樣的我問(wèn)題:“橘子可以產(chǎn)生電流,這是怎么回事?”“雷電現(xiàn)象是怎么回事?” 磁場(chǎng)可以產(chǎn)生電,橘子也有磁場(chǎng)?顯然我們不是這樣認(rèn)為的。那么你將如何回答。 顯然回答這個(gè)問(wèn)題,就和我上面提到的“電荷”有關(guān)。而橘子發(fā)電,水果發(fā)電,雷電現(xiàn)象等等具體內(nèi)容,我就不寫(xiě)了。大家可以在網(wǎng)上找到具體答案。 摘自獨(dú)立學(xué)者,詩(shī)人,作家靈遁者宇宙物理科普書(shū)籍《變化》 |
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