强大的引力能够扭曲时空形成黑洞,强大的磁力呢?

发布网友发布时间：2022-05-10 19:33

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热心网友时间：2023-10-25 01:20

对物理感兴趣的朋友可能有所了解，当大量的物质聚集在极小范围的空间内，将会产生强大的引力，达到一定临界值时，物质结构将会发生坍缩，进而形成黑洞。黑洞强大的引力将局部空间扭曲，曲率变为无限大，形成了一个只许进、不许出的闭合空间。而这个将黑洞内部与外部分开的界面被称之为视界面，任何物质进入视界里就再也出不来了，即使以光速也逃逸不出来。

既然引力足够强大时能够扭曲时空形成黑洞，那么当磁力足够强大时，能够产生什么效应呢？

下面就带大家来了解磁力。

什么是磁力？

两块磁铁之间相互吸引、排斥的力就是磁力。磁力就是磁场对电流、运动电荷和磁体的作用力。磁力其实就是电磁力，电力与磁力是物质同一性质的两个面。电动生磁，磁变生电，电和磁是紧密相连的。

要想深刻了解磁力，就必须从微观着手。物体是由原子构成的，而原子又是由几种重要的基本粒子构成的。这些基本粒子中许多都带有电荷，比如：质子带正电、电子带负电。电荷是不能脱离物质而单独存在的。

如上图所示，基本粒子。

静止的电荷周围存在电场，电荷发生运动便会产生磁场。带电粒子在电场和磁场中分别会受到电场力和磁力的作用。粒子存在自旋运动，它是一种类似于自转的概念。当带电粒子自旋时，便会产生自旋磁矩，也就是产生磁场。静止状态下的电荷只存在静电力，而运动状态下的电荷既存在电场力、又存在磁力。带电粒子之间就是通过电磁场传递电磁力的。

如上图所示，带电粒子因自旋产生磁场。

同种电荷相斥，异种电荷相吸。原子核带正电，电子带负电，原子核和电子就是依靠电磁力结合在一起的。至于电子为什么没有掉进原子核？与本文内容没有关系，就不介绍了。

如果没有电磁力，也就没有这花花世界了。自然界中的化学物质都是依赖于电磁力而形成的，原子之间通过电磁力连接到一起，那些数量巨大的的有机分子便是这么形成的，进而形成了生命。

哪些物体拥有磁力？

上面已经介绍过了，带电粒子周围都存在磁场，因为各种粒子都在永不停息的运动。从微观角度来看，所有物体内部都存在磁力。物体内部虽然拥有磁力，但在宏观上却不一定表现出磁性。

不论是原子，还是分子，它们都具有磁力，只是强弱不同罢了。自然界中是不存在磁荷的，但我们可以把原子看成一个磁荷，不过自然界中只有少数几类原子才具有显著的磁性。原子虽然拥有磁力，但当原子构成物体时，彼此之间的磁力相互抵消，物体也就没有磁性了。经过层层筛选，自然界中也只有铁钴镍等少数物质具有天然的磁性。

说到哪些物体有磁力，我们在日常生活中感受最深的，当然就是磁铁了，此外还有人造的电磁铁。自然界中的天然磁铁就拥有磁力，可以很轻松的吸引铁、钴、镍等金属。在所有磁铁中，磁力最强的磁铁当属稀土类磁铁中的钕铁硼磁铁。当两块钕磁铁吸附到一起时，凭人力是无法徒手将其分开的。

上图为钕磁铁制品

人类赖以生存的唯一家园——地球，它就拥有磁场。指南针就依赖于地球的磁场，我们才能辨识方向。在地球上，地球磁极处的磁场强度最大，不过仅有0.00007特斯拉左右。

地球内部拥有铁质核心，地球因自转形成了磁场，地球的磁场看起来很弱，但却是保护地球生命的重要屏障。地球磁场就像科幻电影中的力场护盾一样，阻击着来自太阳以及宇宙深处的高能带电粒子。地球南北两极美丽的极光，就是磁力的画作。如果地球没有磁场，这些粒子风暴将会直接吹向地面，会破坏地球生命的遗传物质DNA。长此以往下去，地球的大气层也会被吹散，变得越来越稀薄。倘若大气层消失了，地球上的水也会消失。

上图为木星上的极光

磁力真的很重要。除了地球拥有磁场以外，太阳系其它七大行星也拥有磁场，只是强弱不同罢了。在宇宙中，几乎所有天体都拥有磁场，我们的太阳就拥有强大的磁场。太阳黑子、太阳耀斑、日珥等太阳表面的活动，都与太阳磁场的异常变化有一定关系。根据测量，太阳的平均磁场强度大约在1特斯拉左右。

在宇宙中，磁力最强的地方或者说物体，当属中子星。中子星上的磁场究竟有多强呢？据科学家估计，中子星上的磁场强度可达10^7~10^14特斯拉，至少是太阳磁场强度的上百万倍。即使在目前最先进的实验室中，也很难产生如此强大的磁力。

这里介绍一下中子星。中子星是中等质量的恒星衰老死亡后的残余内核，是一种介于白矮星和黑洞之间的天体。中子星是物体在重力的巨压下形成的，强大的引力导致物体之间产生了巨大的压力，压碎了原子的电子壳层，使核外电子与核内质子结合成中子，原子核与原子核之间紧紧的挨在一起，于是一颗中子星便诞生了。中子星的密度极大，每立方厘米可达1亿吨，这差不多就相当于原子核的密度了。举个例子吧，中子星上一汤勺的物质所蕴含的质量就相当于地球上一座高达数百米的小山。而在中子星中，脉冲星（一种快速旋转的中子）的磁场就更强了。在中子星中，磁力最强的被称之为磁星。

物质的密度大，磁荷的密度也大，磁力自然也就变得非常强大。中子星拥有这么强的磁力也就不难理解了。

由此可见，磁场和磁力在宇宙中是普遍存在的，磁力无所不在。通常来说，磁荷的密度越高，磁力也就越强。

强大的磁力会产生什么？

说到强磁场，人类在地球上利用超导体也能够实现非常强的磁场，我们可以利用这种强大的磁场来约束核聚变物质，也就是温度高达上亿度的高温等离子体。不过相比中子星上的磁场强度还是差太多。

上图为磁约束核聚变装置

不管多强大的磁力，都必须依赖于物质而存在，因为电荷是物质所携带的一种属性。显然，要想实现超强磁力，就必须要有足够多的物质，才能够产生极奇强大的磁场。当物质聚集的足够多，引力也必然变得非常巨大。

引力对应着引力场，磁力对应着磁力场。爱因斯坦的相对论认为，引力本质上就是空间弯曲，有质量的物体就能够弯曲空间。磁力强大到一定程度，虽然不能扭曲时空形成黑洞，但却会产生一些其它的效应。在强磁场中，物质的物理化学性质都会发生一些改变。比如PH值、化学反应速率、化学反应方向等都会受到影响。说到黑洞，黑洞吞噬物质时也会产生磁场。

在超强磁场中，由于磁场所具有的能量非常高，甚至能够激发出实物粒子。此外，在天体的强磁场中还存在磁重联现象，可以释放出巨大的能量，是磁能转化为粒子的动能、热能和辐射能的一种过程。科学家普遍认为，太阳耀斑的爆发就与此有关。