生活中的磁鐵只吸鐵,為什麼地球的萬有引力什麼東西都能吸?

秦川農家


我們在研究四種微觀力的時候,除了能否將強力、弱力、電磁力以及萬有引力這四種基本力統一到一起的時候,我們千萬不要忽視還有一種特殊的作用"力",它絕對不是人們想象中的電荷靜電引力那麼簡單,從實驗中電荷正極可以吸引非對應電極外緣之物可看出,這種特殊的正靜電場力有可能是四種基本力之中強力、弱力,和萬有引力的始祖"力",也就是說,強力、弱力和萬有引力同屬微觀正負電荷粒子之間的對偶對合引力,而萬有引力就是這種不飽對合引力在空間的延展作用,而磁力應該就是電子空間運動態的電荷力,未知機制有待探索。


平SS


簡單說,磁鐵產生的電磁力與萬有引力是兩種完全不同的力,產生的效果當然不同,也沒有可比性!

下面儘量用通俗易懂的白話簡單解釋。

磁鐵為什麼會產生電磁力?我們都知道原子結構的外面是電子,電子的自旋產生磁矩,通常情況下,一般物體的磁矩方向雜亂無章,這樣綜合起來就不會有淨磁矩,也可以理解為磁矩為零。

不過磁鐵的磁矩排列就比較特殊,方向性更好,顯得不那麼雜亂無章,這時候就會產生電磁力,吸引帶走磁性的物體,比如鐵,鈷,鎳等,這三種物體的磁矩不像其他物體那樣被中和掉!

而萬有引力是一種完全不同的力,準確來說並不是一種力,而是時空的扭曲,造成了我們感受到的萬有引力,物體只是沿著被扭曲的空間運動,而萬事萬物都可以對時空造成扭曲作用。

同時萬有引力是宇宙四種基本作用力中最微弱的力,現實生活中我們都能體驗到這一點,地球這麼大質量的天體產生的引力也是相當微弱的(相對),比如你能輕鬆把一塊石頭扔向天空,想要在微觀世界對抗強核力和弱核力是非常困難的!

不過萬有引力的作用範圍更大,理論上可以延伸到無限遠,而其他三種自然力作用範圍就很有限了,忒別是強核力和弱核力,只有在微觀層面才起作用!


宇宙探索


回答這個問題首先要搞懂“磁鐵”與“萬有引力”各自的特徵。


為什麼磁鐵只能吸鐵?

因為磁鐵只有鐵,鈷,鎳等元素構成,它的原子內部結構較為特殊,本身就具備了磁矩,它分為“永久磁鐵”和“軟磁鐵”兩大類。它具有磁場,能吸住鐵,鈷,鎳等金屬。它屬於電磁學,也是天然的磁鐵礦,古中國人發現這種“石頭”不僅能吸住鐵塊,而且有定向作用,於是發明了指南針。


像鋁或碳等非元素是無法被磁鐵吸住的,更不能構成磁鐵。但是為什麼能被地球吸附?

為什麼地球的萬有引力什麼都能吸?

萬有引力的提出者是偉大的物理學家牛頓,他沿著離心力-向心力-重力-萬有引力的順序演化而來的,經過長達20年的研究,在1685年正式提出。

“萬有引力”是說只要是有質量的物體都有一種相互吸引的作用力,而且這種引力在宇宙萬物中普遍存在。它的公式是:F=G·M1M2/r²。而且引力的大小為物體質量的乘積成正比。

所以磁鐵怎麼跟大質量的地球比呢?地球能吸住萬物靠的可不是磁力,而是大質量天體上的“萬有引力”。


弄潮科學


萬有引力和電磁力是這個世界兩種不同的力,因此他們表現得就不一樣。

我們這個題目觸及了這個世界最核心的東西,就是四種基本力。就是萬有引力、電磁相互作用力、弱相互作用力、強相互作用力。著四種基本力是世界的根本,天上地下萬事萬物都是這四種基本力在作怪,才有了我們看到的一切。

世界最尖端的物理科學家都在研究這四種基本力,通過量子場論,試圖把他們統一起來,從而對世界認識提升一個層次,使人類文明得到一次大的飛躍。

所以這是一個十分高大上的問題,這個問題雖然不是研究統一場論,但至少涉及到四大基本力的兩個大力,一是萬有引力,二是電磁相互作用力。

磁鐵就是電磁力的表現。天然磁石又沒有電,怎麼會是電磁力呢?電在那裡?

現代理論認為,磁力就是電磁力。所有物質都由分子組成,分子又由原子組成,原子中的電子運動,會形成一個環形電流,叫分子電流。由於分子電流的存在,每一個分子就相當於一個小磁體,這就是電磁力的來源。

但大多數物質電子運動方向各不相同,雜亂無章,這樣磁效應就會相互抵消,就顯示不出磁性。在我們地球有一部分物質,比如鐵、鈷、鎳,氧化鐵等物質,其原子的電子自旋可以在小範圍內自發有序起來,從而在內部形成一個自發的電流磁化區,這種自發磁化區就叫磁疇。

這類物質被地球本身帶有的磁場磁化後,內部磁疇就整整齊齊,方向一致的排列起來,所形成的電流磁場就不會相互抵消,而且一旦磁化就恨難消失,就成為了永久磁鐵。

電磁相互作用力也作用於各種物質,但對於有磁矩的物質會磁化,才顯示出比較明顯的吸引力,比如上述鐵、鎳、鈷等。對於那些沒有磁矩的物質,由於其內部電磁力相互抵消了,就很難覺察出來,如果用精密儀器測量也能夠感知到。
電磁力很強作用也很遠,強力方面僅次於強相互作用力,作用距離僅次於引力。

我們天天接受到的陽光,就是太陽發出的電磁輻射,經過1.5億公里傳到我們這裡,轉化為光和熱,被人類利用。而電力就是人類認識了磁力和磁場的規律,通過電磁感應得到的。

而萬有引力作用距離理論上無限遠。2015年,一對13億光年遠兩個黑洞合併引力波導致的時空漣漪傳到了地球,這個力極其微弱,只是把檢測儀器LIGO的4公里臂長移動了一個質子直徑的萬分之一,還是被我們科學家檢測到了。

所以萬有引力是最長程的力,又是最弱的力。小質量物體根本就看不出來,比如放在桌子上的兩個物品,不會被吸引到一起去,兩個人面對面說話,也不會吸引到一起(除非愛情哈)。

這是弱力的特點,物體與物體之間並不是沒有引力,而是太微弱了,所以很難觀測出來,當然用精密儀器也能夠觀測到。著名的扭秤試驗就是通過一系列的槓桿精密測量到兩個金屬球的引力,從而證明萬有引力的。卡文迪許利用扭秤試驗測出了引力常數,從而為人類打開了一扇通往自然規律天國的大門。

但對於大質量天體,引力的作用就非常明顯了。比如我們地球,所有的物質都被它吸引在地表,要想掙脫則需要速度,第一宇宙速度為每秒7.9公里,達到後只能圍繞著地球軌道旋轉,掉不下來;第二宇宙速度才是脫離速度,每秒11.2公里,達到這個速度就可以掙脫地球的引力,飛往遠方。

太陽的引力就更大了,八大行星和拉七雜八的衛星、矮行星、小行星、彗星乃至塵埃都圍著它轉,光線經過太陽附近也被引力拉彎曲了,證明了愛因斯坦廣義相對論時空彎曲理論的無比正確。

這就是兩種基本力的不同,這兩種力都是自然界中最重要的力,也是最被人們熟知明顯的力。

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時空通訊


答:電磁力和萬有引力是兩種不同性質的力,註定了作用對象不同。


在物理學中,一切“力”都可以歸為四大相互作用,在我們生活中遇到的所有真實的“力”,除了重力外,本質上都是電磁相互作用,比如摩擦力、拉力、彈力、壓力等等。


電磁力

磁力本質上也是電磁相互作用,可以用麥克斯韋方程組描述,之所以磁鐵能夠吸引鐵、鈷、鎳等金屬,是因為這些物質屬於鐵磁性物質。

原理:

(1)我們知道,常見物質幾乎都由原子組成;

(2)核外電子繞著原子核運動,於是運動電荷產生磁場,有些物質就會出現單個原子淨磁矩不為零的情況;

(3)一般情況下,物質內部磁矩排列不規律,導致物質整體的磁矩為零;

(4)但是對於鐵磁性物質,相鄰原子之間會發生相互作用,然後許多相鄰原子組成“磁疇”,每個磁疇從幾微米到幾毫米不等,就如一個一個的小磁針;

(5)這些大大小小的磁疇,在無外力作用下方向隨機,整體不顯磁性;一旦有外部磁場存在,這些磁疇就好像受到命令一般,磁矩偏向於同一方向,然後整體顯磁性,被磁鐵吸引;

(6)當外部磁場撤除後,部分磁疇的磁矩方向有可能無法還原,於是整體顯現出微弱的磁性,於是我們說鐵被磁化了;

(7)當鐵磁性物質被加熱後,分子的熱運動變得劇烈,當熱運動的動能大於相鄰原子間的作用能時,鐵磁性物質就會轉變為順磁性物質,此時對外部磁場的反應弱,表現為不再被磁鐵吸引,這個臨界溫度稱之為“居里點”;

比如家裡電飯鍋的底部,就有一塊鐵磁性物質,居里點一般為103℃,當鍋裡的水燒乾後,鍋內溫度上升到103℃,該物質不再被電磁鐵吸引產生動作,從而斷開加熱電源。


萬有引力

在經典力學中,萬有引力的大小,取決於物質的距離和質量,就是大名鼎鼎的萬有引力定律,也說明有質量的物質都會產生引力。


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簡單來說,這與兩種力的作用機理有關。

首先,磁鐵不只是吸鐵,還能吸引鈷和鎳等鐵磁性金屬。不過,能被磁鐵吸引的金屬確實很少。之所以磁鐵會選擇性吸收某些金屬,這與金屬的原子結構有關。

原子核及其外圍電子的自旋、以及電子在軌運動都存在磁矩,原子中的各種磁矩的矢量和就是原子的淨磁矩,或稱原子磁矩。如果原子中的各種磁矩大致取向是一致的,即原子磁矩的有序度很高,那麼,由此會產生很強的磁場,這種物質即為磁鐵。

諸如鐵、鈷和鎳等金屬,它們的磁矩不會完全抵消掉,存在一定的淨磁矩。於是,這些金屬會在原磁鐵產生的磁場中會被磁化成磁鐵,它們就會通過電磁力與原磁鐵互相吸引。而其他的金屬原子磁矩幾乎完全抵消掉,所以它們不會被磁化,這樣也就不會被磁鐵吸引。

而引力則不同,牛頓的萬有引力定律表明,只要物體具有質量,哪怕是微小的細菌和病毒,都會受到地球引力的吸引。

如果從愛因斯坦的引力理論,即廣義相對論的角度來看,有質量的物體能夠壓彎空間,身處其中的任何東西都會沿著被彎曲的空間運動,於是表現出了引力作用。

最後,需要說明的是,電磁力作用也是非常廣泛的。如果把磁鐵和其他無法被磁鐵吸引的金屬放在一起,它們之間其實也存在電磁力作用,只是比較微弱罷了,但要比它們之間的引力作用更強。在四大基本自然力中,引力的相對強度最弱,只有電磁力的一萬億億億億分之一(即1除以10的36次方)。


火星一號


承邀

金屬由帶電離子的元素組成,它的電離子序列是散亂隨機分佈的,因此元素之間的電離子之間異性相吸構成磁性平衡的狀態。但是,如果你有外力將一種金屬裡的元素的所有電離子處在有序的定向運動的狀態,那麼就算這塊金屬是銅,也產生磁場力。

為什麼?因為銅金屬裡面的電離子受外力正負方向一致的運動,那麼它就產生了異性相吸的磁力。

天然磁石,就是因為它天然有這種特性,加上鐵金屬內的電離子穩定性弱,容易受磁力的影響變成有序的運動,因此鐵很容易被磁石吸引。

磁場力,是電離子之間正負相吸的結果。沒有電離子或電離子較穩定成隨機狀態的金屬不被磁石吸引。

打個比方吧,有個單位,男男女女隨機混在一起工作,雖然有的是一對對夫妻,雖然異性相吸也不會產生跑崗現象。但是,如果把單位裡的男女強行分開,一個車間全是男,另一車間全是女的。那麼可以肯定嚴重的跑崗現象,男的藉口跑去女車間,而女的也往男車間跑。因為這是異性相吸的自然現象。

那麼,地球是怎麼吸引地球大氣層內的所有非金屬與金屬的呢?

愛因斯坦同志說是地球質量使地球周圍空間彎曲的緣故。就好像空間是一塊床單,地球把床單壓凹,我們這些地球表面空間裡的大小物體就會象大小球樣不得不往地球方向溜下去。雖然愛同志這種說法還是漏洞百出,但大家一致認同同時也沒有另一更好的說法,那暫時就認定是空間彎曲了。

其實對所有物體產生吸引力的現象不只一個。

比如太空站人造引力,是利用機體旋轉的向心力來實現。

但是,愛同志是科學界的神,我們最好不要將科學界的神拉下神臺,要不,科學人會失去膜拜的偶像從而尊嚴盡失。


自由媒體


在地球上,人們從一生下來到長大就會有重力的感性認識。人們往往覺得物體沒有依託落回地面是天經地義的事。直到牛頓大師解釋萬有引力,人們才意識到月亮的起落和蘋果落地都是受到同一種力——地球的引力。可是普通人總是不能把重力和引力相提並論,他們覺得磁鐵吸引鐵釘才是一種引力效應。造成這種錯覺原因之一是人們視覺範圍有限,不能看到地球的整個面目,無法感受地球作為一個物體吸引別的物體那種視覺印象。原因之二就是,大家覺得重力是天經地義,那麼在重力場中,磁鐵能在各個方向吸引鐵釘。而放在地面的兩個球很難靠引力拉到一起,這是因為引力太小了,連地面的摩擦力都克服不了。只有卡文迪許扭力實驗那種非常精確的物理實驗才能展現地球上兩個幾公斤的球互相之間的引力。換句話說,引力在天體這樣質量巨大的物體之間表現的更加直觀。在大尺度空間,大質量物體之間是引力的天下,電磁力等等其它自然力統統靠後。


黃驃馬主人


提問者問的這個問題比較好,這涉及到萬有引力的本質。

對於磁鐵產生的磁力,與萬有引力的差別,以及對萬有引力本質的認識,我早在2008年就已經有了清晰和明確的答案。我們看到,電磁力只侷限於帶電的金屬(包括鐵)之間。我們問,為什麼帶電的金屬可以產生電磁力?那是因為這些金屬都是屬於一定特殊種類的物體,並且它們都具有帶有電荷的特殊性質。而萬有引力不與世間物體具有何種種類和何種性質有關,而只與它們構成他們質量的物質相關。所以從這裡,我就得出結論說,宇宙間萬物為什麼可以發生萬有引力,那是因為組成和構成他們質量的那個物質的形式和性質都是相同的;或者我們說,因為構成宇宙所有萬物質量的那個物質都是不具備任何屬性和性質的同一種物質,所以宇宙萬物就不分種類和性質地產生了萬有引力,而這就是萬有引力產生的原因。我把組成宇宙萬物質量的那個沒有任何屬性和性質的物質稱做“純物質”,即宇宙純粹存在的沒有任何屬性和性質的物質。

按照我的新宇宙學,構成宇宙萬物質量和產生萬有引力的純物質就是引力波,就是宇宙的暗物質純物質,也就是暗物質,它不僅產生引力和構成宇宙萬物的質量,它也是直接產生和組成空間的基本物質。具體請大家參看我的新宇宙學。


沖天一鵠2017


題主說忽然發現地球吸引了許多物質,這說明以前他並不覺得自己被地球引力所吸引。這一點也不奇怪,引力吸引物質是牛頓發現的,通常情況下,每個人恐怕都感覺不到地球對自己有引力作用,倒是對重量的感覺更直接一些,卻很少有人去思考,這重量是地球引力拉出來的。可是,牛頓看到了物體有重量背後的秘密,牛頓之前,人們打概都以為,蘋果是因為自身有重量,才朝地面方向“下落",這也是至今人們仍然有的普遍認識,根本沒人把蘋果的下落,跟鐵釘“落"向磁鐵一樣看待,大家都認為釘是被磁力吸引的,卻不能直觀的認識人和蘋果,也如釘子被磁力吸引一樣,是被地球引力吸引著,而忽略是不是人和蘋果自身真的有什麼重量方面的認識。其實,平常我們稱物體的重量,稱的就是地球對物體的拉力。磁力吸引鐵釘也是拉力,從這一點上講,引力和磁力對物體的作用原理基本相同,只不過電磁力產生於微觀物質的旋渦運動,引力產生於宏觀物質的圓周運動,圓的週期與螺旋旋渦週期運動,都是物質自旋週期運動,僅螺旋週期是進動的,圓周期是重複不進動的,圓與螺旋並無本質區別,宇宙物質的運動和構造,是以螺旋運動為主的,物質的構造也以螺旋結構為主,常見的星球其內在結構仍然也是旋層結構,正圓結構是表觀現象,骨子裡,物質皆為螺旋結構。各種作用力,也都是物體運動方向上的作用力,地球引力,就是地球自轉方向上的作用力,若沒有自轉,地球是不會產生引力的!追根求源,引力產生於天體的螺旋旋渦運動。凡是自轉的物體,都有這個螺旋向心作用力。


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