到目前為止,人類只發現大自然存在四種力。
按照強弱排序分別是:強相互作用力,電磁力,弱力,以及引力。
強弱相互作用力作用在微觀粒子上,宏觀世界最常見的力就是引力和電磁力。
除了引力,其他三種力都有傳遞相互作用的傳播子。引力很特殊,目前還沒有找到引力子,但是可以通過時空彎曲解釋引力產生的本質。
平時我們看到的磁鐵可以隔空吸引鐵鎳鈷等物質。
那麼大家就會好奇,傳遞磁力的中介子是什麼?
磁力的本質也是電磁現象,並不可以隔空作用。我們知道原子核外都繞著電子,電子可以自旋,同時也以電子云的形成分布在原子核外。電子的自旋可以產生自旋磁矩,電子在原子核外運動也可以產生軌道磁矩。
這兩種磁矩加起來就會使原子呈現磁性。電子的自旋方向和軌道決定了磁矩的方向。
不過生活中大部分物體內的原子核外電子都是配對的,一個電子自旋為下,另一個就為上,所以自旋磁矩可以抵消。即便存在未配對電子,如原子無序排列,未配對電子們產生磁矩就會在微觀尺度下抵消,所以宏觀尺度上並不會表現出磁性。
如果一個物體內的原子存在未配對電子,並且排列有序,那麼電子自旋產生的磁矩就會疊加起來,在宏觀上就會體現出磁性。
磁鐵靠什麼傳遞力?
磁鐵的名稱雖然只有「磁」,但是它還有「電」的一方面,從微觀本質上來看,磁是電的體現,所以有磁現象必然有電現象。
磁鐵是靠場傳遞的,而這種場是一種沒有質量的物質,這就是虛粒子。磁場是由虛光子組成的。但是有時候虛光子也具有質量,比如運動產生的相對論質量。
事實上,虛光子和光子並沒有明確的界限,有時候兩者就等價。可以理解磁場是通過無法用實物粒子來描述的虛光子來傳遞相互作用的。