Question

磁力的本质

Answer 1

寻找磁性的本质时，我们习惯从微观角度解释磁性产生的原因。磁力与微观变化的电场相关，电子的运动形成变化的电场也产生磁场。自由电子围绕原子核做同向的运动，因此产生磁性。磁性产生的原因到底是什么？

看不见的磁场与运动电子相关，它也是量子，那么，量子自旋也能产生磁场。

通常认为，原子核的磁矩远小于其外部的电子磁矩。因此，核外电子的净剩自旋是产生磁力的主要原因。

核外电子分布在不同的轨道，同一个轨道上反相电子的自旋相互抵消磁矩，若轨道上有不成对电子，净剩自旋的电子便可以产生磁力。

看起来，磁性有三种来源。原子核、电子自旋磁矩、轨道电子运动产生的轨道磁矩。通常认为，后两种是主要的。材料的磁性都是这三种磁性相互耦合以及环境条件作用的结果。

而铁磁，不需要外场就有磁性。可以理解为电子自旋没有完全抵消，产生磁性。依然无法理解磁力的来源，传统的解释是否有缺憾？

狭义相对论认为电磁等效，运动的电场既是磁场又是电场，电磁场是时空的本源。磁力的本质倒底隐藏在哪里？量子物理认为磁矩来源于电荷运动的理论都违反相对论。

量子力学认为电子磁矩与轨道磁矩是磁本身的来源，还有电生磁。这两种效应可以互相叠加。一个原子里有多个电子，而这些电子常常磁矩方向相反，所以综合下来一个原子看起来没有磁性。

物质从宏观看，多数物质不表现出磁性，看起来是众多原子本身磁矩互相抵消了而已。宏观物质原子排列不规则，在强磁场中却可以同向，也可以产生很大的磁性。

磁性的出现看似像是一层层电子磁力堆积，我们才能看到磁相关的现象。

而分子电流说认为，物质存在分子电流。当外界所产生的磁力超强时，分子电流取同向时整个物体也能显示磁性。

把电子看成一个带负电的小球，它绕着原子核转动。这与地球的运动相似，如果，物质的磁性是由引力引起的，每个原子核的磁矩应该最大。虽然，磁性还与温度相关，磁性与温度成反比。

我们寻找的单磁体在何处？它在宏观世界的黑洞体显得淋漓尽致，那里明显有磁力充斥着黑暗的地带。

当天体的逃逸速度为光速时，我们看不到它发出来的光，那里不仅空间弯曲还是一个磁粒子的组合体，连光线也会变成磁量子。

磁粒子旋转吞噬一切，向心势能的磁力是否才是引力本质。看起来，磁粒子是宇宙中最小的粒子？粒子和星体都具有自转和周转的属性。

光速极限原理是相对论成立的前提，充斥空间的粒子大海里，所有粒子和物体速度无法超越光速，黑洞之中，粒子流是否超越了光速极限？

黑洞看上去是磁粒子的自转形成的旋涡，它真的是静态粒子枯竭形成的天体？磁粒子不能形成辐射，但黑洞依旧存在辐射。

广义相对论可以得到方程式的精确解，如果某天体全部质量都压缩到很小的范围之内，所有的一切都被引力囚禁在内，从外界看，黑洞就是绝对黑暗的存在。

黑洞蒸发理论认为，在黑洞周围虚粒子可能直接湮灭，也可能全部落入黑洞。也许正粒子逃脱，也许负粒子逃脱。

黑洞周围会形成吸积气盘，发出X射线。通过对射线的观测，我们间接发现了黑洞的存在。

黑洞能否吞噬一切？有观点认为黑洞无法湮灭消息，黑洞有可能通往另一个宇宙，穿过后无法回到先前的宇宙。物理消息是可以存储的，所谓的事件视界以及黑洞信息的争议还在持续。

再来看黑洞形成的过程。恒星中从氢元素开始聚变，按照元素周期表的顺序，直至铁元素生成时恒星便会坍塌。铁元素参与聚变时释放的能量小于所需能量，导致恒星不具有足够的能量与引力抗衡，恒星坍塌形成黑洞。

磁力的源头，或许存在于更细微的粒子之中。