磁场的本质是什么?

作者: summeryy

来源: 中科院物理所

发布日期: 2016-11-11 11:30:33

本文探讨了磁场的本质,从初中、高中、大学到研究生的学习过程中,逐步深入理解磁场和电磁场的概念及其在物理学中的重要性。

磁场的本质是什么?让我们跟着小编的进化之路来吧,可能很多人和小编一下,小时候对吸铁石很好奇,这东西咋就能吸引东西么?而且也没有什么接触,就硬生生的把铁块能吸引过来。上了初中,我们知道,物体运动状态改变,一定是受到了力的作用,于是,我们知道,肯定是磁铁对铁块施加了力的作用。但还是不明白为什么没有接触就能有力的作用。

上了高中,物理老师告诉我们,实际上磁铁周围有磁场,而铁块在磁场中受到力的作用,所以才能吸引过来。但我们还是不清楚磁场到底是个啥?上了大学,我们知道,本质上,电场和磁场都是一个被称为电磁场的东西,电场可以转化成磁场,磁场也可以转化成电场。但我们还是不知道电磁场究竟是什么定西?电磁场是怎么来的。

上了研究生,学了量子场论,电磁场本身是规范场,当我们对一个费米子场(比如电子)做一个局域的U(1)规范变换的时候,就发现如果系统要满足规范不变性的话,就必须要耦合电磁场,这也就是带点粒子间通过电磁场来实现相互作用的。但是这还不够的,因为还存在其他的相互作用(规范场)可以和物质耦合,那么电磁场和其他的场有什么关系呢?

这个实际上就是统一场论的内容了它核心就是人们想用一个统一的场,来描写自然界所有的相互作用,然后呢,在低能(我们看到的世界)的情况下,电磁相互作用和其他的相互作用分离出来。当然,我们也还可以继续问下去,为什么自然界是这样的,大概这也是物理学前进的一个动力呢~希望这个问题能够被正在拿手机的你来回答。

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