1
00:00:00,090 --> 00:00:02,820
我們學過一些關於重力的內容

2
00:00:02,820 --> 00:00:05,400
我們學過一點靜電學的知識

3
00:00:05,400 --> 00:00:07,200
所以 現在應該學

4
00:00:07,200 --> 00:00:10,520
一種新的宇宙中的基本力

5
00:00:10,520 --> 00:00:13,360
這一個對我們來說是第二熟悉的

6
00:00:13,360 --> 00:00:14,000
僅次於重力

7
00:00:14,000 --> 00:00:17,340
這就是磁力

8
00:00:17,340 --> 00:00:18,280
這個詞來源於哪裏？

9
00:00:18,280 --> 00:00:23,610
我認爲幾個文明- 我不是歷史學家

10
00:00:23,610 --> 00:00:29,000
發現了這些磁石

11
00:00:29,000 --> 00:00:32,520
這些物體可以吸引一些相似的東西

12
00:00:32,520 --> 00:00:33,610
別的磁鐵

13
00:00:33,610 --> 00:00:37,500
或者甚至可以吸引金屬物體 比如鐵

14
00:00:37,500 --> 00:00:39,020
含鐵的物體

15
00:00:39,020 --> 00:00:41,450
它們被叫做磁石

16
00:00:41,450 --> 00:00:43,010
這是 我猜 這是西方的說法

17
00:00:43,010 --> 00:00:46,000
它們被叫做磁鐵的原因是

18
00:00:46,000 --> 00:00:47,770
它是以一個

19
00:00:47,770 --> 00:00:54,360
希臘Magnesia附近的地方命名的

20
00:00:54,360 --> 00:00:58,350
我認爲實際上 住在這裡的人

21
00:00:58,350 --> 00:01:00,010
被叫做Magnetes

22
00:01:00,010 --> 00:01:03,310
但是不管怎樣 你們可以在維基百科上查一下

23
00:01:03,310 --> 00:01:05,040
學到比我知道的更多的知識

24
00:01:05,040 --> 00:01:08,000
但是不管怎樣 我們關注一下磁力是什麽

25
00:01:08,000 --> 00:01:10,210
我認爲我們大多數

26
00:01:10,210 --> 00:01:12,830
至少知道它是什麽

27
00:01:12,830 --> 00:01:16,460
我們都用過磁鐵 用過指南針

28
00:01:16,460 --> 00:01:18,950
但是我現在要告訴你們

29
00:01:18,950 --> 00:01:22,020
它到底是什麽 很有深度

30
00:01:22,020 --> 00:01:25,270
我認爲這很- 我不認爲有人-

31
00:01:25,270 --> 00:01:28,650
我們可以在數學上理解 然後計算

32
00:01:28,650 --> 00:01:31,560
看一下怎麽與電學有聯係

33
00:01:31,560 --> 00:01:33,670
實際上 我們要給你們展示 靜電力

34
00:01:33,670 --> 00:01:36,650
和磁力實際上是相同的

35
00:01:36,650 --> 00:01:39,410
只是從不同的參考係觀察

36
00:01:39,410 --> 00:01:40,400
我知道所有這些聽起來

37
00:01:40,400 --> 00:01:41,810
非常複雜

38
00:01:41,810 --> 00:01:44,540
但是在經典牛頓世界

39
00:01:44,540 --> 00:01:46,200
我們把這看做兩個不同的力

40
00:01:46,200 --> 00:01:47,170
但是我要說的是

41
00:01:47,170 --> 00:01:49,630
盡管我們習慣於磁力

42
00:01:49,630 --> 00:01:50,910
就像我們習慣重力

43
00:01:50,910 --> 00:01:53,820
就像當我們考慮重力是什麽

44
00:01:53,820 --> 00:01:56,500
它也很神秘 磁力也是

45
00:01:56,500 --> 00:01:58,010
所以根據這種說法 我們至少試著

46
00:01:58,010 --> 00:02:02,050
得到一些可行的知識 可以用來計算磁力

47
00:02:02,050 --> 00:02:07,060
我們對磁鐵都很熟悉

48
00:02:07,060 --> 00:02:10,060
我不想用黃色

49
00:02:10,060 --> 00:02:12,000
我可以讓邊界是黃色的

50
00:02:12,000 --> 00:02:16,000
不 我也不想這樣

51
00:02:16,000 --> 00:02:18,790
所以如果這是磁鐵

52
00:02:18,790 --> 00:02:24,010
我們知道磁鐵總是有兩極

53
00:02:24,010 --> 00:02:28,260
一個是北極 一個是南極

54
00:02:28,260 --> 00:02:30,520
它們是按照慣例標記的

55
00:02:30,520 --> 00:02:33,630
因爲當人們第一次發現磁石

56
00:02:33,630 --> 00:02:34,730
當它們拿著磁石

57
00:02:34,730 --> 00:02:38,130
用磁石磁化一根針

58
00:02:38,130 --> 00:02:41,330
然後把針放到水中的軟木上

59
00:02:41,330 --> 00:02:46,180
針就會指向地球的北極

60
00:02:46,180 --> 00:02:47,900
然後說 針的這一邊

61
00:02:47,900 --> 00:02:49,610
指向地球的北邊

62
00:02:49,610 --> 00:02:50,900
我們把這叫做北極

63
00:02:50,900 --> 00:02:53,670
針的這一端指向南極

64
00:02:53,670 --> 00:02:56,380
不好意思 指針的這一端

65
00:02:56,380 --> 00:02:59,030
指向地球的地理南極

66
00:02:59,030 --> 00:03:00,430
我把這叫做南極

67
00:03:00,430 --> 00:03:02,720
或者另一種方法 如果有一個磁鐵

68
00:03:02,720 --> 00:03:05,590
磁鐵的方向或者磁鐵的一邊

69
00:03:05,590 --> 00:03:06,700
讓它自己-

70
00:03:06,700 --> 00:03:09,030
如果它被允許無摩擦轉動

71
00:03:09,030 --> 00:03:12,160
就會朝向地理北極 我們把這叫做北極

72
00:03:12,160 --> 00:03:14,080
另一頭就是南極

73
00:03:14,080 --> 00:03:18,080
這實際上有點-

74
00:03:18,080 --> 00:03:26,090
顯然我們把地球的上面叫做北極

75
00:03:26,090 --> 00:03:30,050
我們知道 這是北極

76
00:03:30,050 --> 00:03:34,050
這叫做南極

77
00:03:34,050 --> 00:03:38,620
地磁北極有另一個符號

78
00:03:38,620 --> 00:03:42,300
這就是- 我猜 你們可以說

79
00:03:42,300 --> 00:03:46,020
這就是指南針

80
00:03:46,020 --> 00:03:49,000
指南針的北極 指的方向

81
00:03:49,000 --> 00:03:50,890
實際上 地磁北極一直在移動是因爲

82
00:03:50,890 --> 00:03:54,320
地球內部是流動的液體

83
00:03:54,320 --> 00:03:55,430
有很多其他的相互作用

84
00:03:55,430 --> 00:03:56,560
這是一種非常複雜的相互作用

85
00:03:56,560 --> 00:04:01,010
但是地磁北極實際上大概在加拿大北部

86
00:04:01,010 --> 00:04:04,020
所以地磁北極大概在這裡

87
00:04:04,020 --> 00:04:05,530
所以這可能是地磁北極

88
00:04:05,530 --> 00:04:07,520
地磁南極 我不確切知道在哪

89
00:04:07,520 --> 00:04:09,030
但是它可以稍微移動

90
00:04:09,030 --> 00:04:10,500
不在同一個地方

91
00:04:10,500 --> 00:04:13,090
所以它有點偏離

92
00:04:13,090 --> 00:04:16,310
地理北極和地理南極的軸線

93
00:04:16,310 --> 00:04:19,310
這是另一個有點令人迷惑的東西

94
00:04:19,310 --> 00:04:22,340
地磁北極是

95
00:04:22,340 --> 00:04:26,540
磁鐵北極指向的位置

96
00:04:26,540 --> 00:04:29,690
但是如果把地球看做一個磁鐵

97
00:04:29,690 --> 00:04:34,980
這實際上應該是南極

98
00:04:34,980 --> 00:04:37,740
所以如果地球是個大的磁鐵

99
00:04:37,740 --> 00:04:40,850
你們實際上可以把這看做磁鐵的南極

100
00:04:40,850 --> 00:04:44,570
地理南極是磁鐵的北極

101
00:04:44,570 --> 00:04:46,080
你們可以在維基百科上看到更多

102
00:04:46,080 --> 00:04:47,410
我知道這有點令人不解

103
00:04:47,410 --> 00:04:49,750
但是通常 當大多數人說到地磁北極

104
00:04:49,750 --> 00:04:51,130
或北極

105
00:04:51,130 --> 00:04:53,960
它們說的都是地理上的北極地區

106
00:04:53,960 --> 00:04:56,840
南極就是地理上的南極地區

107
00:04:56,840 --> 00:04:59,670
但是我做這個區分的原因是

108
00:04:59,670 --> 00:05:03,490
我們知道 當說到磁鐵 就像電學

109
00:05:03,490 --> 00:05:04,350
或靜電學-

110
00:05:04,350 --> 00:05:07,570
但是我馬上要告訴你們一個關鍵的不同

111
00:05:07,570 --> 00:05:10,430
這就是不同的場磁極互相吸引

112
00:05:10,430 --> 00:05:12,830
所以磁鐵的這一邊

113
00:05:12,830 --> 00:05:15,280
被地磁場的北極吸引

114
00:05:15,280 --> 00:05:19,870
那麽地球的北極- 或地磁北極

115
00:05:19,870 --> 00:05:21,960
實際上就一定是這個磁鐵的南極

116
00:05:21,960 --> 00:05:23,660
反之亦然

117
00:05:23,660 --> 00:05:25,810
磁鐵的南極

118
00:05:25,810 --> 00:05:28,000
被地磁南極吸引

119
00:05:28,000 --> 00:05:31,830
實際上就是地球這個磁鐵的北極

120
00:05:31,830 --> 00:05:33,330
不管怎樣 我要把地球單獨拿出來

121
00:05:33,330 --> 00:05:35,010
因爲這有點令人迷惑

122
00:05:35,010 --> 00:05:36,340
以後我們只關心條形磁鐵

123
00:05:36,340 --> 00:05:40,000
因爲這更加一致

124
00:05:40,000 --> 00:05:44,020
我把這些擦掉

125
00:05:44,020 --> 00:05:45,050
繼續

126
00:05:45,050 --> 00:05:47,280
我把Magnesia擦掉

127
00:05:47,280 --> 00:05:51,590
我也不知道鎂是不是首先

128
00:05:51,590 --> 00:05:53,530
在Magnesia發現的

129
00:05:53,530 --> 00:05:55,080
可能

130
00:05:55,080 --> 00:05:58,080
我實際上查了一下鎂乳

131
00:05:58,080 --> 00:05:58,820
這是一種瀉藥

132
00:05:58,820 --> 00:06:02,430
它不是在Magnesia發現的

133
00:06:02,430 --> 00:06:04,550
但是它含有鎂

134
00:06:04,550 --> 00:06:07,090
所以我猜它的起源應該在Magnesia

135
00:06:07,090 --> 00:06:09,690
如果鎂是在Magnesia發現的

136
00:06:09,690 --> 00:06:11,440
不管怎樣 關於Magnesia就講這麽多

137
00:06:11,440 --> 00:06:13,080
回到磁鐵上

138
00:06:13,080 --> 00:06:18,030
所以如果這是磁鐵 我們畫另外一個磁鐵

139
00:06:18,030 --> 00:06:20,820
實際上 我把這些擦掉

140
00:06:20,820 --> 00:06:25,320
好了

141
00:06:25,320 --> 00:06:32,470
所以我再畫兩個磁鐵

142
00:06:32,470 --> 00:06:36,120
當我們還是孩子 我們從經驗中知道

143
00:06:36,120 --> 00:06:38,550
這是北極 這是南極

144
00:06:38,550 --> 00:06:40,520
北極會

145
00:06:40,520 --> 00:06:45,060
吸引另一個磁鐵的南極

146
00:06:45,060 --> 00:06:48,330
如果我把這個磁鐵翻轉

147
00:06:48,330 --> 00:06:50,610
它實際上就會排斥北極-

148
00:06:50,610 --> 00:06:54,030
兩個磁鐵的北極會相互排斥

149
00:06:54,030 --> 00:06:56,020
所以我們有了這樣的概念

150
00:06:56,020 --> 00:06:57,940
就像我們在靜電學中畫的

151
00:06:57,940 --> 00:07:01,010
這個磁鐵形成了一個場

152
00:07:01,010 --> 00:07:04,390
它形成了周邊的向量

153
00:07:04,390 --> 00:07:08,640
如果在這個場裏放上東西

154
00:07:08,640 --> 00:07:11,400
就會被它影響

155
00:07:11,400 --> 00:07:15,060
會有力作用在上面

156
00:07:15,060 --> 00:07:17,870
所以實際上 在我畫磁場之前

157
00:07:17,870 --> 00:07:22,710
我實際上想要

158
00:07:22,710 --> 00:07:25,030
區分一下磁力和靜電力

159
00:07:25,030 --> 00:07:30,460
磁力經常以磁偶極子的形式出現

160
00:07:30,460 --> 00:07:31,210
磁偶極子是什麽意思？

161
00:07:31,210 --> 00:07:32,060
這就是說 有兩極

162
00:07:32,060 --> 00:07:34,050
一個北極 一個南極

163
00:07:34,050 --> 00:07:40,490
在靜電學中 有兩種電荷

164
00:07:40,490 --> 00:07:43,620
正電荷和負電荷

165
00:07:43,620 --> 00:07:44,520
所以有兩種電荷

166
00:07:44,520 --> 00:07:46,390
但是它們可以獨立存在

167
00:07:46,390 --> 00:07:48,020
可以只有一個質子

168
00:07:48,020 --> 00:07:50,460
不用非要在它邊上有個電子

169
00:07:50,460 --> 00:07:52,150
可以只有一個質子

170
00:07:52,150 --> 00:07:56,010
它就會形成一個正的電場

171
00:07:56,010 --> 00:07:59,000
電場力線就是正電荷形成的

172
00:07:59,000 --> 00:08:00,490
是向外的

173
00:08:00,490 --> 00:08:05,340
所以這裡不一定非要有負電荷

174
00:08:05,340 --> 00:08:07,200
同樣 你們可以只有電子

175
00:08:07,200 --> 00:08:08,550
沒必要一定有質子

176
00:08:08,550 --> 00:08:10,410
所以你們可以有單極子

177
00:08:10,410 --> 00:08:12,820
當你們只有一個電荷

178
00:08:12,820 --> 00:08:14,500
當你們談論靜電學時 就有單極子

179
00:08:14,500 --> 00:08:17,440
但是對於磁鐵 總是有磁偶極子

180
00:08:17,440 --> 00:08:21,180
如果我們看這個磁鐵 這一個

181
00:08:21,180 --> 00:08:24,290
如果把把它切成兩半

182
00:08:24,290 --> 00:08:30,030
不知怎麽 很神奇 這個磁鐵的每一半

183
00:08:30,030 --> 00:08:31,500
都變成了兩個磁鐵

184
00:08:31,500 --> 00:08:33,680
這是南極 這是北極

185
00:08:33,680 --> 00:08:36,990
這是南極 這是北極

186
00:08:36,990 --> 00:08:39,790
實際上 理論上 我讀過-

187
00:08:39,790 --> 00:08:42,170
我自己的能力不可能研究這麽深入

188
00:08:42,170 --> 00:08:45,280
可能會有磁單極子

189
00:08:45,280 --> 00:08:48,030
盡管在宇宙中還沒有被發現

190
00:08:48,030 --> 00:08:51,320
所以我們在自然界中能見到的都是磁偶極子

191
00:08:51,320 --> 00:08:53,150
所以你們可以一直切割

192
00:08:53,150 --> 00:08:56,130
繼續下去 直到只剩一個電子

193
00:08:56,130 --> 00:08:57,200
這實際上

194
00:08:57,200 --> 00:09:00,290
即使一個電子也是磁偶極子

195
00:09:00,290 --> 00:09:01,770
這仍然會發生

196
00:09:01,770 --> 00:09:05,590
它仍然有一個北極和一個南極

197
00:09:05,590 --> 00:09:07,570
實際上 這變成了- 所有的磁鐵

198
00:09:07,570 --> 00:09:10,260
磁場實際上是

199
00:09:10,260 --> 00:09:12,220
內部的電子形成的

200
00:09:12,220 --> 00:09:14,490
電子的旋轉 你們知道

201
00:09:14,490 --> 00:09:15,780
當我們說到電子旋轉

202
00:09:15,780 --> 00:09:18,540
我們假設是一個帶電的小球旋轉

203
00:09:18,540 --> 00:09:20,880
但是電子是- 你們知道 很難-

204
00:09:20,880 --> 00:09:21,950
它們確實有質量

205
00:09:21,950 --> 00:09:25,030
但是它們是能量還是質量就有點模糊了

206
00:09:25,030 --> 00:09:26,900
一個能量球怎麽旋轉？

207
00:09:26,900 --> 00:09:27,520
等等等等

208
00:09:27,520 --> 00:09:31,380
所以這就變得形而上學了

209
00:09:31,380 --> 00:09:33,020
所以我不想太深入

210
00:09:33,020 --> 00:09:35,840
坦白的講 我不認爲你們有這種直覺

211
00:09:35,840 --> 00:09:39,580
這幾乎 這是個我們不了解的領域

212
00:09:39,580 --> 00:09:42,620
但是即使你們研究的大的磁鐵

213
00:09:42,620 --> 00:09:44,650
它的磁場也是

214
00:09:44,650 --> 00:09:46,940
裏面的電子旋轉形成的

215
00:09:46,940 --> 00:09:50,560
通過實際的電子繞著質子旋轉

216
00:09:50,560 --> 00:09:53,170
形成磁場

217
00:09:53,170 --> 00:09:56,180
我希望沒有讓你們不解

218
00:09:56,180 --> 00:09:57,020
你們可以說

219
00:09:57,020 --> 00:09:59,010
爲什麽一個金屬棒能被磁化

220
00:09:59,010 --> 00:10:00,650
別的不行？

221
00:10:00,650 --> 00:10:02,510
當所有金屬棒中

222
00:10:02,510 --> 00:10:04,960
所有的電子隨機運動時

223
00:10:04,960 --> 00:10:06,320
它沒有被磁化

224
00:10:06,320 --> 00:10:07,710
因爲磁旋

225
00:10:07,710 --> 00:10:10,980
或者電子旋轉形成的磁場

226
00:10:10,980 --> 00:10:11,870
相互抵消了

227
00:10:11,870 --> 00:10:12,590
因爲這是隨機的

228
00:10:12,590 --> 00:10:15,910
但是如果把電子的旋轉排列一下

229
00:10:15,910 --> 00:10:17,690
如果排列這些旋轉

230
00:10:17,690 --> 00:10:21,000
那麽就會得到一個有磁性的棒

231
00:10:21,000 --> 00:10:22,960
但是不管怎樣 我已經過了10分鍾的限制了

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00:10:22,960 --> 00:10:25,110
但是希望這能讓你們知道一點

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00:10:25,110 --> 00:10:27,380
磁鐵的工作原理

234
00:10:27,380 --> 00:10:31,260
在下個影片中 我要告訴你們它會帶來什麽作用

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00:10:31,260 --> 00:10:34,440
首先 我要解釋怎麽考慮磁場

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00:10:34,440 --> 00:10:38,900
然後磁場對電子的影響是什麽

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00:10:38,900 --> 00:10:41,010
或者不是電子 是移動的電荷

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00:10:41,010 --> 00:10:43,000
下個影片再見