2004年12月27日，當(dāng)美國還在沉睡的時(shí)候，一個(gè)巨大的沖擊波在太空中蕩漾。

這個(gè)看不見的波，以光速傳播了五萬年。這個(gè)沖擊波震動(dòng)了地球的保護(hù)磁場，導(dǎo)致我們地球上層大氣的一大塊被破壞了。還導(dǎo)致了幾顆衛(wèi)星失去聯(lián)系。

強(qiáng)大電磁波沖擊地球

這次事件是現(xiàn)代天體物理學(xué)中所見過的最重大的事件之一。爆炸產(chǎn)生的能量非常巨大。雖然地球的保護(hù)磁場足以防止嚴(yán)重的破壞，但即便如此，科學(xué)家們還是感到震驚。

他們尋找著這個(gè)“罪魁禍?zhǔn)?rdquo;。首先想到的是有可能是一顆巨大的超新星，或者是一個(gè)巨大黑洞的噴射流。

但通常的嫌疑犯并不是罪魁禍?zhǔn)祝@是一種新的東西。科學(xué)家們?cè)阢y河系的另一邊發(fā)現(xiàn)了這個(gè)源頭——一顆中子星，但它的磁場卻比科學(xué)家以前所見過的任何東西都強(qiáng)。

在幾萬光年之外，一個(gè)只有幾英里寬的小天體發(fā)出嘶嘶聲，就是它導(dǎo)致了在物理上影響了地球。

幸運(yùn)的是，這顆有磁性的死星離我們很遠(yuǎn)，即便如此，科學(xué)還是意識(shí)到了磁性的可怕力量。

在日常生活中，磁鐵看起來很簡單。它們要么粘在一起要么推開，它們有南北兩極，磁鐵同性相斥，異性相吸。之所以，磁鐵有這個(gè)特性，是因?yàn)閮蓚€(gè)磁鐵交換能量波。

物理學(xué)家稱之為粒子，即在這兩個(gè)磁鐵之間有一些粒子被交換了。

這些粒子被稱為光子。這些光子與產(chǎn)生光的光子相同，是同一種物質(zhì)。

產(chǎn)生光的光子是我們的眼睛能探測到的，是我們用來觀察周圍世界的能量波。

如果深入到亞原子級(jí)別水平，就可以揭示光子是如何處于磁性的核心。

這個(gè)奇異的世界是由量子力學(xué)定律統(tǒng)治著，這里居住著原子這樣的微小粒子，每個(gè)原子都是原子核外包圍著電子云。

想想原子的結(jié)構(gòu)，原子核帶一個(gè)正電荷，然后外圍的電子帶一個(gè)負(fù)電荷。這兩個(gè)之間相互吸引。

為了解釋這種力，量子物理學(xué)家認(rèn)為原子核和電子都會(huì)噴出短命的光子爆發(fā)。相反的帶電粒子互相吸收對(duì)方的光，這就把它們吸引到一起，這種力被稱為電磁力。

如果沒有電磁力的作用，原子本身就不會(huì)結(jié)合在一起。電磁也會(huì)把原子粘在一起，就形成分子。它把分子粘在一起就會(huì)形成我們和我們周圍的一切。

我們身體里的分子鍵是由電磁相互作用結(jié)合在一起的。因此它們也是由光結(jié)合在一起的。一個(gè)沒有電磁的宇宙會(huì)四分五裂。如果關(guān)閉了電磁力，所有物質(zhì)都會(huì)溶解，所有的一切都將會(huì)完全崩潰。

沒有電磁力，就沒有固體。當(dāng)你觸摸某物時(shí)，那也是電磁力。

我們的原子中有電子，它們互相排斥，當(dāng)你試圖觸摸某物體時(shí)，這些力會(huì)阻止你實(shí)際接觸到它們。

之所以說大部分的地板都是空的，是因?yàn)椋绻言雍朔糯蟮狡古仪虼笮。敲凑麄€(gè)個(gè)原子將是一座大樓那么大。也就是說，在原子核與電子之間有很大的一塊空間。所以說，地球上的所有物質(zhì)，大部分都很“空”。

這也就是為什么中微子能完全穿透我們的身體而不被我們發(fā)覺的道理。因?yàn)橹形⒆硬粫?huì)與原子發(fā)生電磁反應(yīng)，所以它能在廣闊的原子空間中任意穿梭。只有極個(gè)別的中微子會(huì)偶爾撞到原子核。

關(guān)于中微子，筆者以后會(huì)專門講述。繼續(xù)回歸正題。

我們身體里小原子的電磁力，就足以讓我們對(duì)抗地球的全部引力，所以電磁力法則就是電磁力遠(yuǎn)強(qiáng)于引力。

所以，現(xiàn)在科學(xué)家們開始在宇宙尺度上理解電磁力的力量。

讓我們回到宇宙只有38萬年的時(shí)候。那時(shí)候沒有恒星和行星，只有一團(tuán)熾熱的、稠密的、被激發(fā)的質(zhì)子和電子的湯，在高能光子的海洋中疾馳而過。

在早期的宇宙中，之所以沒有原子，是因?yàn)槟芰糠浅５膹?qiáng)烈，以至于在一個(gè)非常熱、非常稠密的原始湯中存在著獨(dú)立的帶電粒子。

然后，隨著宇宙的冷卻，一切都變了。從宇宙大約一分鐘大到宇宙30萬年之間，電磁力慢慢走上了風(fēng)口浪尖。

電磁力慢慢地嶄露頭角，質(zhì)子和電子開始感受到電的力量，然后結(jié)合成原子。

電磁學(xué)本質(zhì)上決定了物質(zhì)的動(dòng)力和我們所看到的一切的最終形成的根源。

現(xiàn)在電磁力可以使肌肉彎曲，它能夠把電子和質(zhì)子拉到一起形成氫——宇宙中的第一種原子。

氫原子聚在一起形成熾熱的氣體云，這些新形成的氣體云發(fā)出微弱而穩(wěn)定的光芒，接著宇宙之光被點(diǎn)燃了。

如果大量氫的微磁體排列起來，就會(huì)產(chǎn)生了強(qiáng)磁場。隨著時(shí)間的推移，這些磁場開始增長。所以我們今天在宇宙中看到的所有磁場，都可以歸因于這些原始磁場。

電磁作用塑造了早期的宇宙，但它并沒有就此停止，它繼續(xù)幫助宇宙進(jìn)化出下一個(gè)里程碑——恒星。

至于恒星是如何形成的，這個(gè)就比較復(fù)雜了，需要引力和時(shí)間等復(fù)雜因素，但磁場起著基礎(chǔ)性的作用。

天文學(xué)家曾經(jīng)相信恒星的形成是簡單的，一個(gè)巨大的星際氣體云被它自身的引力吸引在一起，溫度和壓力隨著氣體的壓縮而升高，直到它足夠熱和密度足夠大，足以讓核聚變發(fā)生并點(diǎn)燃核心，一顆恒星誕生了。

至少，這是科學(xué)家們過去的想法。但最近，他們發(fā)現(xiàn)了這個(gè)簡單理論的一個(gè)問題：形成恒星的主要?jiǎng)恿κ且Γ镔|(zhì)在中心凝結(jié)成恒星。當(dāng)恒星形成時(shí)，有物質(zhì)圍繞著它旋轉(zhuǎn)被它的引力吸引到中心質(zhì)量上，此時(shí)就存在角動(dòng)量的問題。

由于角動(dòng)量的存在，是它阻止了月球落入地球。科學(xué)家們意識(shí)到同樣的力可以阻止氣體落入正在形成的恒星。

所以恒星永遠(yuǎn)不會(huì)達(dá)到臨界質(zhì)量，也永遠(yuǎn)不會(huì)點(diǎn)燃。角動(dòng)量和引力之間就是一場戰(zhàn)斗。角動(dòng)量使物體在這里旋轉(zhuǎn)，而引力想把它拉向中間。

如果以某種方式失去了角動(dòng)量，那么恒星的形成就會(huì)進(jìn)行。在恒星誕生之前，它需要吸入足夠的氣體，將其核心的溫度提升到1500萬攝氏度。

科學(xué)家們意識(shí)到要做到這一點(diǎn)，就必須打破引力和角動(dòng)量之間的僵局。這就是磁力可以發(fā)揮作用的地方。

原始恒星的磁場可以影響星云圓盤并減緩它的速度，并使氣體掉進(jìn)去，最終幫助恒星自身的形成。

只要減速了一點(diǎn)，引力就會(huì)獲勝，并最終使氣體盤旋到中心，引力擊敗了角動(dòng)量，在磁場的作用下，引力將氣體拖得越來越近，將其壓碎并加熱，直到點(diǎn)火，一顆恒星誕生了。

120億年前，第一顆恒星誕生了，如果沒有磁場，我們還是會(huì)在黑暗中。

但是磁力也會(huì)帶來可怕的破壞，這些早期恒星中的有一些注定會(huì)變成磁性怪物。

當(dāng)恒星耗盡燃料時(shí)，大質(zhì)量恒星就會(huì)爆炸成為超新星。恒星的外層被吹向太空，剩下的，包括磁場都被重力壓碎了。

幾乎所有的恒星表面都有很強(qiáng)的磁場，如果一顆恒星死亡并崩塌，同樣數(shù)量的磁場仍然存在。所以如果恒星的表面積，減少了1000或10000倍，那就意味著磁場強(qiáng)度必須增加同樣的量。

剩下的是一個(gè)超致密，超磁性的球，大約有一個(gè)城市那么大。這些物體的密度是鉛的一萬多億倍。

它們可能藏匿著有史以來最極端的磁場，它們被稱為磁星。它是宇宙中最強(qiáng)的磁場，磁力可以比地球磁場強(qiáng)一萬億倍。

科學(xué)家目前已知銀河系中有25個(gè)磁星，但他們認(rèn)為可能還有更多。其中一個(gè)是 SGR-1806-20，位于5萬光年之外的銀河系另一邊。2004年對(duì)地球發(fā)動(dòng)襲擊的，就是這個(gè)磁性怪物。

磁場與物質(zhì)都是耦合在一起的，所以當(dāng)?shù)貧せ瑒?dòng)時(shí)，磁場也會(huì)跟著滑動(dòng)。它發(fā)射了一股強(qiáng)大的能量，在5萬光年之外，對(duì)我們的星球產(chǎn)生了物理影響。

磁星的星震

這個(gè)小小的失誤產(chǎn)生了巨大的影響，如果這個(gè)事件再近一點(diǎn)，對(duì)我們的影響就會(huì)很大。

在一個(gè)由野獸和僵尸組成的宇宙動(dòng)物園中，磁星是最可怕的怪物之一。

磁星提醒著科學(xué)家們，電磁力有著不可思議的力量。然而，多年來科學(xué)家們一直以為在我們星系的進(jìn)化中，它只是一個(gè)次要的角色。

幾個(gè)世紀(jì)以來，人類一直在研究夜空，繪制氣體、塵埃和恒星的地圖。但是科學(xué)家們錯(cuò)過了一個(gè)和星系本身一樣大的結(jié)構(gòu)——一個(gè)直徑超過10萬光年的巨大磁場。

一個(gè)原子可以有一個(gè)磁場，條形磁鐵可以有磁場，我們的星球有，太陽也有。而且，磁場結(jié)構(gòu)甚至可以大到整個(gè)星系。

整個(gè)銀河系磁場的想象圖

銀河有一個(gè)巨大的磁場，大小基本上是整個(gè)銀河系。這個(gè)磁場比任何人都意識(shí)到的要強(qiáng)大得多。如果把恒星的磁場和充滿我們星系的氣體加起來，它仍然不能解釋我們所看到的所有磁力。所以應(yīng)該有別的東西在驅(qū)動(dòng)它。

那么，彌漫銀河系的磁場從哪里來？

科學(xué)家通過觀察死亡恒星的殘骸，獲得了這些神秘磁場起源的一些線索。

記錄顯示，大約300年前，仙后座A遭受了一次劇烈的超新星爆炸。爆炸殘余物是一個(gè)巨大的氣體和塵埃球，被爆炸的恒星拋向太空。當(dāng)氣體以巨大氣泡的形狀向外膨脹時(shí)，它會(huì)撞上鄰近的星際氣體云。

天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)，這些碰撞產(chǎn)生了強(qiáng)磁場。額外的磁場會(huì)產(chǎn)生更大的星系磁場。

這種現(xiàn)象不僅僅局限于超新星爆炸，因?yàn)樗鼈儾⒉皇俏ㄒ痪哂袥_擊力的宇宙現(xiàn)象。

當(dāng)黑洞將吸收不了的超熱物質(zhì)噴射到太空，這些噴流穿透氣體云從而產(chǎn)生湍流和強(qiáng)大的磁場。

有時(shí)候漂浮的星際氣體云會(huì)相互撞擊，并形成巨大的磁暴。

所以，如果把銀河系的磁性比作肌肉的話，像這樣的碰撞就是增強(qiáng)肌肉的類固醇。

而這個(gè)磁性的分布可能是解開宇宙學(xué)中一個(gè)最大謎團(tuán)的關(guān)鍵。

銀河系由2000多億顆恒星組成，然而，對(duì)天文學(xué)家來說，即使是這個(gè)天文數(shù)字也還不夠，這是因?yàn)閲@我們星系的是一個(gè)巨大的氣體光暈，是完美的恒星燃料。

根據(jù)計(jì)算，它本應(yīng)變成數(shù)千億顆新星。但事實(shí)并非如此，為什么恒星的實(shí)際數(shù)量大大少于理論數(shù)量？

根據(jù)傳統(tǒng)物理學(xué)的規(guī)則，圍繞銀河系的巨大云團(tuán)應(yīng)該存在于銀河系的邊界。在這里，氣體會(huì)在自身的引力作用下凝結(jié)成新的恒星。

但是宇宙學(xué)家現(xiàn)在認(rèn)為，是磁場阻礙了氣體和塵埃變成恒星。

磁場在星系的形成過程中起著關(guān)鍵作用。100億年前，初出茅廬的銀河系，不過是一個(gè)巨大的恒星球狀群。但隨著時(shí)間的推移，旋轉(zhuǎn)使得“球”慢慢變平成圓盤。

物質(zhì)在引力作用之下崩塌，是最終形成星系的首要原因。一旦物質(zhì)開始運(yùn)動(dòng)和相互作用，磁場就變得很重要。

早期的超新星沖擊波產(chǎn)生了湍流，將磁場傳播到嬰兒時(shí)期的銀河盤。當(dāng)圓盤旋轉(zhuǎn)時(shí)，這些磁力線在年輕的星系周圍編織了一層保護(hù)性的外衣。

這就是問題所在——我們的星系是一個(gè)由磁力線組成的錯(cuò)綜復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)，這種磁場可以防止物質(zhì)落入星系中心。這個(gè)強(qiáng)大的磁力網(wǎng)阻止了大量的氣體落入銀河系，這就阻止了銀河系中一些恒星的形成。

這個(gè)磁性藍(lán)圖的證據(jù)，來自270萬光年外的一個(gè)星系。

三角星系擁有壯觀的旋臂，星星正在迸發(fā)出生命，它們整齊地排列在一起。天文學(xué)家們意識(shí)到，旋臂可以追蹤星系的磁場。

磁力線的作用有點(diǎn)像帶電粒子的高速公路，帶電粒子可以沿著它們的軌道分布，星系內(nèi)氣體云中的帶電粒子在磁場的作用下沿旋臂方向運(yùn)動(dòng)。在這里，氣體云密度更大，恒星就在這里形成。

星系內(nèi)氣體云中的帶電粒子在磁場的作用下沿旋臂方向運(yùn)動(dòng)

引力是星系形成的原因，但磁場塑造了星系的形狀。并且磁場也在保護(hù)我們免受來自太陽的威脅。

太陽的規(guī)模和能量幾乎是難以想象的，它每秒燃燒500萬噸核燃料，它釋放的能量為地球上的大多數(shù)生命提供能量。但如果沒有磁場來馴服它，我們的恒星就會(huì)毀滅我們。

地球旋轉(zhuǎn)的熔融核心，產(chǎn)生一個(gè)從兩極爆發(fā)的磁場，把我們整個(gè)星球包裹在一層磁場之中。

這個(gè)看不見的力場使來自太陽的致命帶電粒子發(fā)生偏轉(zhuǎn)，從而保護(hù)我們和我們的大氣層免受災(zāi)難性的破壞。

地球的磁場

但這個(gè)重要的盾牌可能會(huì)失去它的力量。事實(shí)上，在過去的大約200年里，它已經(jīng)減弱了10%。

如果以這種速度繼續(xù)下去，再過幾千年，可能會(huì)一點(diǎn)都沒有了。

如果它永遠(yuǎn)消失了，從長遠(yuǎn)來看，我們會(huì)有麻煩的。如果沒有磁場保護(hù)，我們的星球?qū)?huì)毀滅。我們只要看看我們的行星鄰居就知道會(huì)發(fā)生什么。

這些粒子從太陽中發(fā)身出來，撞擊火星大氣層并將其吹走。它的大氣層實(shí)際上被太陽風(fēng)剝離了。所以，今天我們看到的火星，它很冷，很貧瘠。

地球磁場未來會(huì)怎樣呢？科學(xué)家們?cè)谖覀冃乔虼艌龅倪^去中找到了答案。要尋找地球過去的磁場，只需要到有豐富熔巖流的活火山那里尋找。

熔巖流的偉大之處在于，它們能將地球磁場困在其中。然后將其凍結(jié)在原地。

所以從這些熔巖流中提取巖石，實(shí)際上可以找到過去磁力線的方向。熔巖含有鐵顆粒，當(dāng)熔化時(shí)，這些鐵粒子與地球磁力線成一線，然后，當(dāng)熔巖冷卻時(shí)，這個(gè)方向就被鎖定。

通過挖掘歷史上的熔巖流，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了一個(gè)可以追溯到數(shù)百萬年前的磁記錄。

在地球歷史的進(jìn)程中經(jīng)常改變方向，那么下一次磁翻將如何影響地球上的生命呢？

當(dāng)生物學(xué)家深入研究了地球的化石記錄后，發(fā)現(xiàn)磁翻轉(zhuǎn)不是災(zāi)難性的。至少科學(xué)家們沒有發(fā)現(xiàn)某個(gè)生物大滅絕事件與磁場翻轉(zhuǎn)事件有關(guān)。

我們現(xiàn)代文明就一樣了，我們不同于遠(yuǎn)古的祖先。我們?cè)跒槲覀兊募夹g(shù)提供動(dòng)力的每一個(gè)設(shè)備中利用電磁力，這使我們面臨威脅。

人類可能正走向我們自己制造的一場大災(zāi)難。我們把整個(gè)文明建立在電磁基礎(chǔ)上。

我們的生命和文明都依賴太陽，但它同樣可以輕易地奪走。

我們到處都有電線，它們用來輸送電流，但這種基礎(chǔ)設(shè)施在某種程度上容易受到太陽活動(dòng)的影響。

日復(fù)一日，地球的磁場保護(hù)我們免受太陽風(fēng)的影響。但太陽也有磁場，有時(shí)它的磁力線會(huì)成為大規(guī)模殺傷性武器。這些磁性武器是在恒星的深處產(chǎn)生的，太陽的內(nèi)部是熱的，熱物質(zhì)從中心升起，然后來到表面，再回到下面，這個(gè)過程叫做對(duì)流。

所以這些帶電粒子四處移動(dòng)，并產(chǎn)生磁場。與地球不同的是，地球有一個(gè)像條形磁鐵一樣的大磁場，而太陽內(nèi)部有卻無數(shù)的小磁場。它們都在滾動(dòng)，做著自己的事情。

整個(gè)太陽在旋轉(zhuǎn)，但它不是一個(gè)固體，赤道的自轉(zhuǎn)速度比兩極要快。太陽自身也在自轉(zhuǎn)，于是太陽的磁場就會(huì)變得扭曲，并會(huì)變得更有活力。

日冕物質(zhì)拋射爆發(fā)出的能量，有大量的亞原子粒子。大約10億噸，從太陽噴發(fā)出來進(jìn)入行星際空間。

這團(tuán)粒子云有它自己的磁場，如果它撞擊地球，它會(huì)與我們的磁場相互作用。

當(dāng)一個(gè)日冕物質(zhì)撞擊地球磁場時(shí)，這種沖擊會(huì)導(dǎo)致向家庭和企業(yè)輸送電力的電線中電流的激增。我們所有的電磁基礎(chǔ)設(shè)施，所有的電力線，晶體管，所有的一切，都能吸收電流，它能使電路過載,，于是就會(huì)造成停電和社會(huì)的許多煩惱。

每年約有150次日冕物質(zhì)撞擊地球，有些會(huì)導(dǎo)致停電。

太陽甚至有可能以我們的方式引發(fā)世界末日。

首先，巨大的帶電粒子球會(huì)撞上環(huán)繞地球的衛(wèi)星。一場大的太陽風(fēng)暴就會(huì)影響衛(wèi)星，使它們短路，我們可能失去通訊，失去全球定位系統(tǒng)。

全球每個(gè)股市都在使用全球定位系統(tǒng)，如果沒有衛(wèi)星，世界金融基礎(chǔ)設(shè)施可能崩潰。

飛機(jī)將被停飛，航道關(guān)閉，移動(dòng)通信將會(huì)癱瘓……我們的貨幣體系，金融體系和文明都依賴于這些。

摧毀衛(wèi)星后，日冕物質(zhì)的能量將到達(dá)地面，巨大的電流會(huì)通過電線，使整個(gè)地球的電網(wǎng)過載。變電站就會(huì)在一陣火花中爆炸。

一個(gè)極端的太陽事件會(huì)導(dǎo)致巨大停電的爆炸，甚至可以想象整個(gè)世界都有大規(guī)模的停電。

修復(fù)電力基礎(chǔ)設(shè)施，建造和發(fā)射新衛(wèi)星，需要數(shù)年和數(shù)十億美元。

一場巨大的風(fēng)暴實(shí)際上會(huì)使我們的文明屈服。強(qiáng)大的磁力會(huì)破壞我們的社會(huì)，但是我們依賴電磁的習(xí)慣是很難戒掉的。同樣的力量保護(hù)著我們，讓生命在我們的星球上繁衍生息。

磁場幫助我們建立了太陽，甚至我們所在的星系，沒有磁力，就什么都沒有。

它是大規(guī)模建設(shè)的最終力量，它決定著物質(zhì)本身的本質(zhì)，也決定著地球保持大氣層和水。

我們生命中的每一天都要記住，我們?cè)谶@里是因?yàn)榇艌觥?/p>

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的电磁力：宇宙中大规模建造的力量的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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