磁力没有势能,所以我们无法从磁场中提取能量,而引力有势能,所以我们可以从引力中提取能量——比如三峡大坝发电,就是把水的引力势能提取出来变成了电能。这个是磁力与引力的其中一个区别。
磁力永远不做功,因为磁力与速度的方向是垂直的,这说明磁力非常抠门,而引力则非常慷慨,能做功的时候一定做功。
从数学的角度来说,描述磁场的主要是麦克斯韦方程组:
从这个方程组可以看出,磁场的散度等于零,而磁场的旋度有两个来源。既然磁场可以求散度与旋度,那么我们说磁场是一个三维矢量场。
那么问题来了,引力是什么场?
从牛顿的眼光看来,引力场是一个标量场,比磁场要简单。
但如果从爱因斯坦的眼光来看,引力场是一个二阶张量场,比磁场要复杂。
而且,拿磁场与引力场来比较,就好像拿汽车与公路来比较,没有什么大意义,因为其实它们不是同一类事物。引力场本身是时空,是比磁场更基础的东西。从另外一个角度来说,是磁场可以产生出引力场,但引力场不能产生出磁场。不过,这些都是广义相对论的观点。
因为目前在中国,相对论还没有在教育过程中普及,所以大家可能会提这样的问题,这个问题的本质是把磁场与引力场看成同一类东西。不过我还是要强调的,这磁场就好像是汽车,而引力场是马路——汽车是在马路上跑的。 |