磁鐵產生的磁力看不見摸不著，到底是如何傳遞的？

自然界存在著四種基本作用力，分別是強力，弱力，電磁力和引力。這四大基本作用力都是靠基本粒子來傳遞的。

具體來講，強力依靠膠子來傳遞，弱力依靠中間玻色子傳遞，電磁力依靠光子來傳遞，而引力依靠引力子傳遞。除了引力子之外，其他三種傳播子都已經被發現?？茖W家一直努力尋找引力子，但一直沒有找到。

磁鐵產生的磁力就屬于電磁力，它是目前人類研究最透徹的基本力，也是人們日常生活中最常見的力。

除了引力之外，我們日常生活中看到的力都是電磁力，比如說機械力，彈力，摩擦力，甚至聲波也屬于電磁力的范疇。

電磁力的本質是電荷，帶電粒子與電磁場相互作用而產生的力。具體是如何產生的呢？

電磁力是通過光子來傳播的，也就是說，光子是電磁力的傳播子。不過這里的“光子”與我們平時所說的“光子”并不一樣，嚴格來講是“虛光子”，而不是我們平時看到的實光子。虛光子我們是看不到的，也不能直接觀測到，只能通過間接的方式確實它的存在。

那么到底什么是虛光子呢？它是如何產生的，又是如何傳遞電磁力的呢？

需要用量子力學來解釋。根據量子力學的不確定性，虛光子可以通過“賒借”能量的方式衍生出來，只要整個過程時間足夠短，大自然就不反對這一切的發生。

因為時間和能量滿足不確定性原理，兩者的不確定性不能為零，必須不小于一個常數。這意味著只要時間足夠短，就能賒借足夠多的能量，虛光子就是這樣衍生出來的。

虛光子產生之后，會傳播一段距離然后瞬間消失，能量越高的虛光子存在時間越短，傳播距離也就越短。反之，能量越低的虛光子存在時間越長，也就能傳得更遠。

衍生出來的虛光子并不違反能量守恒定律，滿足不確定性的虛光子會在瞬間湮滅，從而歸還賒借的能量。

一個帶電粒子就是通過這種方式產生虛光子的。當虛光子產生之后，就會被附近的其他帶電粒子吸收，這就相當于其他帶電粒子償還了第一個帶電粒子“賒借”的能量，相當于能量的轉移，而不是無中生有。

在這個過程中，就會產生電磁力。由此來看，電磁力的傳遞需要借助虛光子，并不是我們看到的實體光子，不然的話，就違反了能量守恒定律。

量子力學的不確定性原理就會避免這種情況發生，不會違反能量守恒定律。前提是衍生出來的虛光子能在足夠短的時間被吸收，由于這個過程非常短，所以我們并不能探測到虛光子的存在，因此它們也被稱為“虛光子”，好像虛無縹緲的幽靈一樣，若隱若現。

既然探測不到，我們該如何確定這種虛光子的存在呢，著名的卡西米爾效應就能確定。根據量子場論，衍生出來的虛光子其實就是量子漲落，會衍生出正反兩個虛粒子對，在兩個靠得非常近的金屬板之間的量子漲落密度比較低，所以兩塊金屬板會產生引力。

與引力一樣，電磁力也屬于長程力，理論上作用距離無限遠，電磁力大小與距離成反比。引力和電磁力都屬于宏觀基本力，而強力和弱力屬于微觀作用力，都體現在微觀世界。

從基本作用力的大小來講，電磁力是第二強的力，僅次于強力。最弱的力是引力，而弱力排行第三。

打個比方，如果強力的大小為1，那么電磁力約為137分之一，弱力更小，只有10的負13次方。而最小的引力只有10的-39次方！

你可能會有疑問：引力怎么會比電磁力弱這么多呢？引力甚至能把地球穩穩地束縛在固定的軌道上，怎么會是最弱的力呢？

舉個例子就明白了，我們可以非常輕松地舉起一歲大的嬰兒，但你知道嗎？你向上托舉嬰兒的過程，其實是在對抗整個地球對嬰兒的引力。也就是說，我們一個人的力量就足以對抗整個地球對嬰兒的引力，這下能看出引力有多弱了吧？

相比之下，我們要把兩塊吸在一起的磁鐵分開，還是要用一定力氣的，一塊小小的磁鐵就能產生如此大的電磁力，這也說明了引力在電磁力面前完全就是小巫見大巫！