當(dāng)我寫(xiě)下這篇文章的時(shí)候，我的內(nèi)心十分痛苦......
因?yàn)橹挥袑?xiě)完推送，才能認(rèn)真準(zhǔn)備雙十一╮(╯_╰)╭
誰(shuí)把工作放在第一位？
好的
長(zhǎng)話短說(shuō)，問(wèn)答開(kāi)始了
(*`ェ′*)
磁場(chǎng)（或磁力）的本質(zhì)是什么？
我覺(jué)得任何關(guān)于本質(zhì)的問(wèn)題似乎都涉及哲學(xué)......
囧rz
不幸的是，我是一名物理專(zhuān)業(yè)的學(xué)生，??所以我只能?chē)L試從物理角度回答這個(gè)問(wèn)題。
這是您的問(wèn)題...
——————————————我是一條華麗的分割線——————————————
讓我們跟隨我的進(jìn)化之旅。
可能很多人和我一樣，小時(shí)候就對(duì)磁鐵很好奇。
它能吸引東西嗎？而且沒(méi)有接觸，但是能吸引鐵塊。
領(lǐng)先。
我們上初中的時(shí)候就知道，物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生改變的時(shí)候，一定受到了力的作用。
因此我們知道磁鐵一定對(duì)鐵塊施加了力。
但我還是不明白為什么它不用接觸就能產(chǎn)生如此強(qiáng)大的效果。
當(dāng)我上高中的時(shí)候，我的物理老師告訴我們，磁鐵周?chē)_實(shí)存在磁場(chǎng)，而鐵
這些塊受到磁場(chǎng)力的作用，因此它們被吸引。
知道什么是磁場(chǎng)嗎？(???)
上大學(xué)的時(shí)候我們學(xué)到，電場(chǎng)和磁場(chǎng)的本質(zhì)都叫
對(duì)于有磁場(chǎng)的事物來(lái)說(shuō)，電場(chǎng)可以轉(zhuǎn)換成磁場(chǎng)，磁場(chǎng)也可以轉(zhuǎn)換成電場(chǎng)。
但我們?nèi)匀徊恢离姶艌?chǎng)是什么，它從何而來(lái)。(╯︵╰)
我在讀研究生的時(shí)候?qū)W過(guò)量子場(chǎng)論，電磁場(chǎng)本身就是規(guī)范場(chǎng)。
當(dāng)費(fèi)米子場(chǎng)（比如電子）經(jīng)歷局域 U(1) 規(guī)范變換時(shí)，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)若要滿足規(guī)范不變性，必須耦合電磁場(chǎng)，這是由帶電粒子通過(guò)電磁場(chǎng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。但這也是
還不夠，因?yàn)檫€有其他相互作用（規(guī)范場(chǎng)）可以與物質(zhì)相互作用
那么電磁場(chǎng)與其他場(chǎng)的關(guān)系是怎樣的呢？
統(tǒng)一場(chǎng)論的內(nèi)容
其核心是人們希望用一個(gè)統(tǒng)一的場(chǎng)來(lái)描述自然界中的一切相互作用。
然后，在低能量（我們看到的世界）下，電磁相
與其他交互之間的交互。
當(dāng)然，我們還可以繼續(xù)問(wèn)，為什么大自然會(huì)這樣。
或許這也是物理學(xué)進(jìn)步的一個(gè)動(dòng)力。
希望這個(gè)問(wèn)題能夠被手里拿著手機(jī)的你們回答。(?ω?)
我有一個(gè)很基本的問(wèn)題，現(xiàn)在的學(xué)生初二就開(kāi)始學(xué)物理了，他們中的大多數(shù)人以后可能都不會(huì)從事跟物理相關(guān)的工作，那么他們花這么多時(shí)間學(xué)物理有什么意義呢？
平底鍋
嗯，這是一個(gè)很現(xiàn)實(shí)的問(wèn)題，我只能根據(jù)我觀察到的世界來(lái)回答你=。=
————————————我是一條華麗的分割線——————————————
我先簡(jiǎn)單把這些人分一下類(lèi)。
因?yàn)槟銌?wèn)的是：花很多時(shí)間學(xué)習(xí)物理的學(xué)生，分類(lèi)自然不包括不花時(shí)間學(xué)習(xí)物理的學(xué)生。
第一類(lèi)是一群對(duì)世界抱有原始好奇心的人，他們渴望了解世界運(yùn)轉(zhuǎn)的秘密，追尋天地間的規(guī)律，這一類(lèi)人注定是會(huì)掉進(jìn)“物理學(xué)的坑”里的一類(lèi)人。
第二類(lèi)是想考好大學(xué)的理科生，因?yàn)槲锢硎撬麄兊谋匦拚n。(???)
第三種，他們手上有第一種或者第二種類(lèi)型的男偶像或者女偶像，我們也沒(méi)辦法，男偶像或者女偶像（或者女偶像）喜歡這樣，我們要向他學(xué)習(xí)啊。╮(╯_╰)╭
第四類(lèi)是物理老師很?chē)?yán)厲的那類(lèi)人，作業(yè)沒(méi)做完就只能站角落了。(ーー゛)
最后說(shuō)一下它有什么用處~~（這是你的問(wèn)題~~）
第一類(lèi)人————后來(lái)成為了物理學(xué)家，名垂青史。
第二種人————》考上了好大學(xué)，雖然不是從事物理專(zhuān)業(yè)的，但是以后的人生也是很成功的。
第三類(lèi)人——》成功俘獲男神（或女神）的芳心。
第四類(lèi)人————受老師的影響，變成第一類(lèi)或第二種人。
從這個(gè)角度來(lái)說(shuō)，大家的未來(lái)都挺好的(*^__^*)
小編也希望大家能在評(píng)論里告訴我們自己屬于哪一類(lèi)~~
我們可以利用磁場(chǎng)漂浮在空中嗎？
小白
:嘎嘎嘎嘎~嘎嘎嘎~
如果人們想要漂浮，他們可能只能在重力較弱的星球上才能做到。
為什么Fe變成Fe3O4的時(shí)候就帶磁性了？
時(shí)間
這個(gè)問(wèn)題本身就有點(diǎn)刁鉆，有兩點(diǎn)需要簡(jiǎn)單糾正一下：第一，磁性這個(gè)詞語(yǔ)太過(guò)籠統(tǒng)，如果要作比較的話，必須具體到某個(gè)可測(cè)量的因素，比如磁導(dǎo)率，飽和磁化強(qiáng)度，剩磁強(qiáng)度，或者修正量，否則會(huì)沒(méi)有明確的答案或者不同的人會(huì)給出完全相反的答案。其次，需要注意基本的邏輯，要講化學(xué)式和物理性質(zhì)之間的關(guān)系，特別是和物理狀態(tài)緊密相關(guān)的，比如磁性，比如我們?nèi)绻麊?wèn)C的硬度磁場(chǎng)的基本性質(zhì)，就有點(diǎn)可笑了。同樣的，要講硬度，首先要了解C在具體的物理狀態(tài)下，比如石墨，碳粉，或者金剛石，顯然不同的物理狀態(tài)有不同的性質(zhì)，這里的Fe的物理狀態(tài)可以是奧氏體，也可以是鐵素體。 后者的磁導(dǎo)率比前者強(qiáng)幾個(gè)數(shù)量級(jí)，而且還不用氧化成尖晶石磁鐵礦（再次強(qiáng)調(diào)，不要只說(shuō)化學(xué)式 Fe3O4）。順便說(shuō)一句，鐵氧體在室溫下的磁導(dǎo)率約為 10,000（@~1kHz），而尖晶石磁鐵礦在相同條件下的磁導(dǎo)率只有 15 左右。究竟誰(shuí)的“磁性”更強(qiáng)呢？
如果光圍繞我們或地球運(yùn)行，會(huì)發(fā)生什么情況？
光速的數(shù)值約為3*10^8m/s，根據(jù)狹義相對(duì)論，自然界中物體運(yùn)動(dòng)或者能量傳播的速度不可能超過(guò)光速。
如果光繞著地球轉(zhuǎn)，地球就如同黑洞一般，任何信息都無(wú)法傳遞。當(dāng)然，生活在如此巨大的地球上：表面引力將極其巨大，潮汐力強(qiáng)大，人體將四分五裂……在《三體》中，人類(lèi)制定了“黑場(chǎng)計(jì)劃”：通過(guò)降低光速磁場(chǎng)的基本性質(zhì)，讓光繞著地球轉(zhuǎn)，將地球附近的空間變成黑洞來(lái)求得安全。按照經(jīng)典力學(xué)的粗略估計(jì)，光速只有大約 2000 光年，速度最高可達(dá) 8km/s，在北京或上海打電話，需要 3 分鐘才能收到一條信息，目前民用飛機(jī)的速度大約是 300m/s，物理教科書(shū)上一些非常奇幻的高速運(yùn)動(dòng)相對(duì)論效應(yīng)，人眼還是很難觀察到的。
天宮二號(hào)伴星是不是一直圍繞著天宮轉(zhuǎn)？向心力是什么力提供的？
如果有兩顆衛(wèi)星A、B，它們的周期是相同的，那么每經(jīng)過(guò)一個(gè)周期，它們都會(huì)回到同一個(gè)位置，相對(duì)位置又會(huì)回到原來(lái)的狀態(tài)。如果A和B之間的距離不大，我們可以計(jì)算出軌道近似為一個(gè)小橢圓，如果A在這個(gè)橢圓內(nèi)，我們可以說(shuō)B在繞著A旋轉(zhuǎn)，其實(shí)反過(guò)來(lái)，A也可以繞著B(niǎo)公轉(zhuǎn)。
如果一定要以A為參考系進(jìn)行受力分析的話，A是非慣性系，所以B所受的力應(yīng)該是地球引力加上慣性力，這個(gè)力就是使B繞著A旋轉(zhuǎn)的向心力。
伴星則是這樣的：它并不是因?yàn)閮深w衛(wèi)星之間的相互吸引而繞天宮運(yùn)行（這種力極其微弱），而是伴隨天宮在繞地球運(yùn)行的軌道上，只不過(guò)伴隨的方式是周期性的軌道運(yùn)行。
詳情見(jiàn)圖片：
編輯，我繼續(xù)剛才的問(wèn)題，如果有兩個(gè)電子并排運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)速度為v，如果有一個(gè)慣性坐標(biāo)系，也以速度v運(yùn)動(dòng)，那么在這個(gè)坐標(biāo)系中，相對(duì)靜止的兩個(gè)電子之間應(yīng)該存在排斥力。如果是在靜止坐標(biāo)系中，電子運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的磁場(chǎng)是吸引力（相當(dāng)于同向電流）。那么是吸引力還是排斥力呢？
首先，在一個(gè)隨電子一起運(yùn)動(dòng)的參考系中，兩個(gè)電子相互排斥肯定是正確的。這是庫(kù)侖定律的直接結(jié)果，已經(jīng)被實(shí)驗(yàn)非常精確地驗(yàn)證過(guò)了。那么我們?cè)僮屑?xì)看看這個(gè)問(wèn)題在“靜止系統(tǒng)”（即電子運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)）中是如何運(yùn)作的呢？首先，這位同學(xué)把運(yùn)動(dòng)的電子等同于電流，這是正確的。公式j(luò)=ρv說(shuō)明只要有電荷運(yùn)動(dòng)，那么他就說(shuō)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)是吸引的，這也是正確的。這看上去似乎是矛盾的。但是，兩個(gè)運(yùn)動(dòng)的電子之間的相互作用不僅僅是磁場(chǎng)的吸引力，還應(yīng)該考慮它們作為電子產(chǎn)生電場(chǎng)力，而電場(chǎng)力遠(yuǎn)大于磁場(chǎng)力為排斥力（磁場(chǎng)力/電場(chǎng)力~(v/c)^2），所以兩者的合力也是排斥力。這和在隨電子一起運(yùn)動(dòng)的參考系中得到的結(jié)果一致。 然而，如果我們分別計(jì)算這兩個(gè)參考系中兩個(gè)電子之間的作用力，就會(huì)發(fā)現(xiàn)它們并不相等。這是因?yàn)樵摿Σ⒎窍鄬?duì)論不變的。另外，在一般的電流元素間相互作用力描述中，并不考慮電場(chǎng)，因?yàn)閷?dǎo)體（以金屬為例）中電子與金屬陽(yáng)離子產(chǎn)生的電場(chǎng)力剛好相互抵消，只剩下較弱的磁場(chǎng)作用。
導(dǎo)體在靜電場(chǎng)中達(dá)到靜電平衡狀態(tài)，導(dǎo)體內(nèi)部的場(chǎng)強(qiáng)為0。這是感應(yīng)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)和外界電場(chǎng)疊加的結(jié)果。在強(qiáng)電場(chǎng)中，會(huì)不會(huì)出現(xiàn)感應(yīng)電荷量不夠大，導(dǎo)體達(dá)不到靜電平衡狀態(tài)的情況呢？
這種情況不會(huì)發(fā)生。利用經(jīng)典電動(dòng)力學(xué)，我們可以計(jì)算出，在外電場(chǎng)作用下，導(dǎo)電球體的表面電荷密度和電場(chǎng)強(qiáng)度成正比，這樣，我們就可以計(jì)算出極限電場(chǎng)，也就是導(dǎo)電球體中所有自由電荷向一端移動(dòng)時(shí)的電場(chǎng)強(qiáng)度。這個(gè)電場(chǎng)強(qiáng)度和導(dǎo)體球的半徑成正比，對(duì)于半徑10nm的銅導(dǎo)體球來(lái)說(shuō)，這個(gè)強(qiáng)度大概是10^13，而原子內(nèi)部的電場(chǎng)只有10^11個(gè)數(shù)量級(jí)，也就是說(shuō)原子這時(shí)候?qū)⒉粡?fù)存在，所以如此極端的電場(chǎng)會(huì)把導(dǎo)體瓦解。另外，人類(lèi)是無(wú)法達(dá)到這么大的電場(chǎng)的，閃電中的電場(chǎng)強(qiáng)度只有10^4量級(jí)，X射線管中的電場(chǎng)也只有10^4量級(jí)，雖然可以達(dá)到10^6量級(jí)，但這比我們計(jì)算出來(lái)的電場(chǎng)強(qiáng)度要小得多。 總結(jié)一下，我們能制造的電場(chǎng)強(qiáng)度不會(huì)大到讓導(dǎo)體無(wú)法達(dá)到靜電平衡，就算達(dá)到了，足夠大的電場(chǎng)也會(huì)在那之前把導(dǎo)體“撕裂”。
特別感謝物理研究所
陸老師
清華大學(xué)物理系四字班
張曉勇、秦浩然、徐繼思、王振元
同學(xué)們踴躍回答！
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