Question

带电粒子相对于哪个参考系运动能产生磁场

静止的带电粒子只能产生电场，运动的带电粒子同时产生电场和磁场，可是物理学上的运动和静止是相对的，而磁场作为一种客观的物质，它的存在与否应该是不存在相对性的，那么题目中的问题就出来了，带电粒子相对于哪个参考系运动能产生磁场。

Answer 1

磁力是运动电荷之间的相互作用，而运动是相对的，在一个参考系内认为是运动的电荷在另一个参考系中可能是静止的，那么由洛伦兹力公式磁力是不同的。为解决这个问题要用到狭义相对论，先从电荷在其中静止的参考系中求出静电力，再利用相对论力的变换公式求出电荷在运动参考系中受的力，如果定义B=v×E/c^2，可以证明运动电荷受力F=qE+qv×B，而这正是电荷所受电力和磁力之和，因此磁力本质上是一个运动电荷受到另一运动电荷电场力的一部分，而对于观察者在其中静止的参考系，引人磁场来描述更方便。

追问

这么说，磁场不像是初中教科书上说的是一种客观存在的特殊的物质，而是人为引入的一个概念了？那么从本质上来讲，磁铁产生的磁场也只是其内部分子电流的电场的一部分？磁铁之间的作用力也只是电场力？（天哪，如果真的是的话，这将彻底颠覆我对磁场的认知！)

追答

呵呵，在实际应用中，基本上是不把磁场力当做电场力的，既麻烦也没有必要，只有搞理论物理研究的才对磁场本质上到底是什么感兴趣，因此在绝大多数情况下，人们还是用磁场来研究的。

Answer 2

所谓磁场是基于观察者的静止参考系测量的（运动参考系需对电磁场张量进行洛仑兹变换，测得的电场将不为0，磁场与静止系不同），带电粒子的速度也是在观察者参考系测量的，洛仑兹力的公式中的力与速度都是在该参考系中适用的。在运动系中，由于电磁场张量变换产生了非零电场，粒子将受到电场力作用，但粒子的运动轨迹经参考系变换后是一致的。详细内容参见电动力学中的电磁场相对论变换部分。