电磁力本质（趣谈电磁力）

物质世界有四种基本作用力，强力、弱力、引力、电磁力。强力、弱力都是短程力，你不深入到原子内部感觉不到它们。我们日常生活中的力学现象，除了重力（万有引力）外都是电磁力！

​比如，弹力、压力、拉力、摩擦力、空气的阻力……都是电磁力，肌肉力量也属于电磁力。电磁力与万有引力都是长程力。

因为物体间的碰撞、摩擦等，归根究底都是分子间在相互作用，原子核外电子之间撕扯，在亚原子层面，深入不到原子的内部，所以都是电磁场力。

宏观的电磁相互作用理论总结在麦克斯韦方程组中，早在19世纪已为人们所掌握。微观的电磁作用理论是量子电动力学是上世纪30年代后发展起来的，用来描述光子与带电粒子相互作用。那电磁力怎么发生的呢？传递速度又是多大？

​四种基本作用力都需要媒介子传递。“光子”是传递“电磁力”的媒介子，传递“强力”媒介子是“胶子”，转递“弱力”媒介子是“W和Z粒子”；传递“引力”媒介子是“引力子”，“引力子”目前还没有观测到。

“电磁力”的传播速度就是其媒介子“光子”的速度，不是超距的，只是因为传递速度太快了，我们感觉不到。

既然四种基本作用力都需要媒介子，电子之间的相互作用力怎样通过媒介子传递呢？量子电动力学中，把电磁相互作用解释为“虚光子”的交换。打个比方，两个人站在光滑地面上互相扔球，因为动量守恒而导致两人相互远离，球就传递了两个人之间相互作用力。

“虚光子”不同与普通的光子，是不能直接观测到的。实验仪器可以检测出所有波段的普通光子，但是不能检测出“虚光子”。量子场论认为真空中充满了各种场，这些场处于最低能量态——“基态”时就是真空。而当场的能量增加、场处在较高能量态——“激发态”时，就出现了实物粒子。

​真空并不空！我们看到的各种实物粒子不过是场的激发态。

电子是电子场的激发态。因为电子它带有电荷，会和真空中的电磁场发生相互作用，吸收或放出虚光子，两个电子通过交换虚光子就实现了电磁相互作用。

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