磁力的根源是什麼？

01-04

不要問一個物理現象的「根源」是什麼，因為不管答什麼都可能有更深的「根源」。

你只能問什麼樣的理論可以描述這個現象，以及你對這個理論有什麼不滿意的地方。

學渣只能做科普了。要說明磁力的本質，應該把」力」去掉，現代量子力學和相對論力學把力摒棄了，以動量，角動量，能量來描述物質的狀態和性質。談到磁的本質高深一點一定要談麥克斯韋老爺爺在20世紀初期用兩個假設提出的四個方程式，揭示了電與磁的本質關係，都是場。你沒有聽錯，電與磁的本質都是場，場是具有動量，角動量，能量的物質，我們宏觀上感受到的磁力是場的相互作用，其實就是場的疊加形成的場。

舉個例子，磁鐵吸引鐵釘，是因為磁鐵的場是鐵釘中的鐵原子出現了偶極距，進而也在空間中激發出磁場，兩個場相互作用，宏觀上表現為相互吸引。

題主的問題其實很模糊，不知道應該從哪一個方向上給出回答，所以就幾個角度上分別回答下好了QWQ。

通常定義的磁力有兩種來源：

一種是大家高中就學過的，運動的電場會產生磁場，另外一種是粒子的自旋磁矩，以下摘錄自百度百科：

許多基本粒子(例如電子)都有內稟磁矩，這種磁矩和經典物理的磁矩不同，必須使用量子力學來解釋它，
核自旋與核磁矩
和粒子的自旋有關。而這種內稟磁矩即是許多在宏觀之下磁力的來源，許多的物理現象也和此有關。這些內稟磁矩是量子化的，也就是它有最小的基本單位，常常稱為「磁子」(magneton)或磁元，例如電子自旋磁矩的矢量絕對值即和玻爾磁子成比例關係：

其中為電子自旋磁矩，電子自旋g因子gs是一項比例常數，μB為玻爾磁子，s為電子的自旋角動量。

如果題主的問題是問磁鐵這類磁性材料的磁力是來自何處的，那麼回答是：

磁鐵的磁性主要來自於材料的電子，可以分成兩個方面：

第一類來自於電子繞原子核軌道運轉所產生的磁場，另外一類則是電子本身的自旋會產生一個磁場。（電子本身是有角動量的，所以其實電子最後可以直接通過μ= $frac{-e}{m_{c} } L$ 獲得，μ就是電子產生的磁矩了，L你可以帶入自旋角動量/繞軌道運行的角動量/總角動量，分別對應相應的μ值)。其實同樣的原理原子核也會有磁矩，不過由於數量太過微小忽略不計。

通常狀況下，由於材料內部原子所帶的電子巨大的數量和分布，使得在宏觀上各個方向的磁性呈現出各向同性。但是在某種條件下，材料內部的原子可能會按照電子磁矩相同的方向整齊排列，使得材料整體產生很強的磁矩和磁場。

如果題主的問題再追根溯源一點，可以提供一個位能上的解釋：

物體在萬有引力（包括重力）、彈性力等勢場中，因所在的位置不同而具有的能量。因勢場的性質不同，稱為引力勢能、重力勢能和彈性勢能。靜電場也是個勢場，電荷因在靜電場中位置不同而具有的能量稱電勢能。

比如物體之間的萬有引力，其實可以看做是兩個物體由於引力場而相互作用造成的。物體的能量總會趨近於最低，所以力其實與物體在空間中的位能差有關，電磁力也不例外。

磁力的產生是因為有磁性物質在一個外在磁場中。至於外在磁場，是因為空間中某個地方有一個磁荷。所謂磁荷，你完全可以想像為一個電荷，一旦一個電荷存在，空間中便有了一個電場，如果你在電場中再放一個電荷，那麼就會有力的作用。不知看懂了沒有？

磁力的根源，是弦的振動。

磁力是什麼？磁力本質上就是電場力！磁力和電場力的產生原因是相同的，只不過是觀測者不同的問題，導致我們不能直觀的看出兩者之間的相似性。讓我們先來看一個簡單的例子：

在上面的導線中，負電荷在向右移動，正電荷在向左移動。我們在導線下方放置了一個帶負電的物體，現在這個物體是靜止的。根據之前所提到的，導線中任一部分都呈中性，所以這個物體不受力。

繼續之後的內容前，讓我們來看一條通過相對論導出的結論：

相對於觀察者而言運動的物體會在其運動方向上更短。運動的越快，長度就越短。兩個物體之間的距離也會變短。

相對論不在我們的討論範圍內。這裡同學們先記住結論，讓我們來看看當物體運動起來的時候會發生什麼變化：

正電荷與物體的運動方向相反，速度相對於物體更快，所以兩個正電荷之間的距離變的更短。而負電荷的運動方向與物體相同，所以相對速度較慢，所以兩個電子之間的距離變得稍短。正電荷的間距比負電荷來的更短一些，所以在單位體積內導線帶正電。正電荷會吸引負電荷，所以物體受到一個朝嚮導線的力。如果物體的運動方向相反，那麼物體就會受到一個遠離導線的力。

對於我們來說，我們無法觀測到原子尺度的變化，我們只能觀察到這個變化所產生的現象，導線中正電荷和負電荷對於我們而言間隔是相同的，而對於運動著的物體而言，它們的間隔是不同的。對於物體而言，這個力就是電場力，而從觀測者的角度而言，這個力不能用電場力解釋，所以我們定義了一種新的力——磁力。

最後，我要強調一點：由於速度導致的長度上的縮減很小，甚至可以忽略不計，而且之前也提到過，電荷的速度是以毫米記的。但是導線長度相對於微觀世界來說是一個很大的量，而且電場力比我們想像的還要大許多。如果我比你少1%的電荷，我們之間的吸引力就能夠舉起整個地球。

不是說材料內部電子運動作用么，看看那些鋼材被磁化的原理

磁力是由於電場的相對論效應導致的。本質來自於參考系的差別。