磁铁产生的磁力看不见摸不着，到底是如何传递的？

自然界存在着四种基本作用力，分别是强力，弱力，电磁力和引力。这四大基本作用力都是靠基本粒子来传递的。

具体来讲，强力依靠胶子来传递，弱力依靠中间玻色子传递，电磁力依靠光子来传递，而引力依靠引力子传递。除了引力子之外，其他三种传播子都已经被发现。科学家一直努力寻找引力子，但一直没有找到。

磁铁产生的磁力就属于电磁力，它是目前人类研究最透彻的基本力，也是人们日常生活中最常见的力。

除了引力之外，我们日常生活中看到的力都是电磁力，比如说机械力，弹力，摩擦力，甚至声波也属于电磁力的范畴。

电磁力的本质是电荷，带电粒子与电磁场相互作用而产生的力。具体是如何产生的呢？

电磁力是通过光子来传播的，也就是说，光子是电磁力的传播子。不过这里的“光子”与我们平时所说的“光子”并不一样，严格来讲是“虚光子”，而不是我们平时看到的实光子。虚光子我们是看不到的，也不能直接观测到，只能通过间接的方式确实它的存在。

那么到底什么是虚光子呢？它是如何产生的，又是如何传递电磁力的呢？

需要用量子力学来解释。根据量子力学的不确定性，虚光子可以通过“赊借”能量的方式衍生出来，只要整个过程时间足够短，大自然就不反对这一切的发生。

因为时间和能量满足不确定性原理，两者的不确定性不能为零，必须不小于一个常数。这意味着只要时间足够短，就能赊借足够多的能量，虚光子就是这样衍生出来的。

虚光子产生之后，会传播一段距离然后瞬间消失，能量越高的虚光子存在时间越短，传播距离也就越短。反之，能量越低的虚光子存在时间越长，也就能传得更远。

衍生出来的虚光子并不违反能量守恒定律，满足不确定性的虚光子会在瞬间湮灭，从而归还赊借的能量。

一个带电粒子就是通过这种方式产生虚光子的。当虚光子产生之后，就会被附近的其他带电粒子吸收，这就相当于其他带电粒子偿还了第一个带电粒子“赊借”的能量，相当于能量的转移，而不是无中生有。

在这个过程中，就会产生电磁力。由此来看，电磁力的传递需要借助虚光子，并不是我们看到的实体光子，不然的话，就违反了能量守恒定律。

量子力学的不确定性原理就会避免这种情况发生，不会违反能量守恒定律。前提是衍生出来的虚光子能在足够短的时间被吸收，由于这个过程非常短，所以我们并不能探测到虚光子的存在，因此它们也被称为“虚光子”，好像虚无缥缈的幽灵一样，若隐若现。

既然探测不到，我们该如何确定这种虚光子的存在呢，著名的卡西米尔效应就能确定。根据量子场论，衍生出来的虚光子其实就是量子涨落，会衍生出正反两个虚粒子对，在两个靠得非常近的金属板之间的量子涨落密度比较低，所以两块金属板会产生引力。

与引力一样，电磁力也属于长程力，理论上作用距离无限远，电磁力大小与距离成反比。引力和电磁力都属于宏观基本力，而强力和弱力属于微观作用力，都体现在微观世界。

从基本作用力的大小来讲，电磁力是第二强的力，仅次于强力。最弱的力是引力，而弱力排行第三。

打个比方，如果强力的大小为1，那么电磁力约为137分之一，弱力更小，只有10的负13次方。而最小的引力只有10的-39次方！

你可能会有疑问：引力怎么会比电磁力弱这么多呢？引力甚至能把地球稳稳地束缚在固定的轨道上，怎么会是最弱的力呢？

举个例子就明白了，我们可以非常轻松地举起一岁大的婴儿，但你知道吗？你向上托举婴儿的过程，其实是在对抗整个地球对婴儿的引力。也就是说，我们一个人的力量就足以对抗整个地球对婴儿的引力，这下能看出引力有多弱了吧？

相比之下，我们要把两块吸在一起的磁铁分开，还是要用一定力气的，一块小小的磁铁就能产生如此大的电磁力，这也说明了引力在电磁力面前完全就是小巫见大巫！