首先我要說明一點。如果細究正負電荷相互吸引這個問題的本質是什麽,我要問答你:到目前仍然是未知。但我們目前的物理理論是能夠完美正確的解釋這個現象,接下來我就用兩個不同的角度來解釋正負電荷相互吸引。
第一種:
庫侖定律:真空中兩個靜止的點電荷之間的相互作用力同它們的電荷量的乘積成正比,與它們的距離的二次方成反比,作用力的方向在它們的連線上。
電場:電荷周圍存在著的一種特殊物質。可以用虛擬的電場線來表示,這一概念在19世紀初由法拉第提出。
麥克斯韋方程式組:它由四個方程式組成,描述電荷如何產生電場的高斯定律、論述磁單極子不存在的高斯磁定律、描述電流和時變電場怎樣產生磁場的麥克斯韋-安培定律、描述時變磁場如何產生電場的法拉第感應定律。
好,到這裏停一下,第一個角度就出來了: 當正電荷放在某個空間時,它的周圍會產生電場,而電場就會對放入其中的負電荷產生吸引的電場力,放入其中的正電荷產生排斥的電場力 。這也是我們高中甚至大學階段接觸到的,它是正確的嗎?當然它是正確的,不要懷疑!
第二種:
接下來用量子場論來進行解釋,放心,就寫一點點來解釋清楚,肯定沒有額外公式和特殊符號(手動狗頭)。量子場論是一個結合了經典場論(包括電磁場)、狹義相對論和量子力學的框架,它主要用於高能物理中。量子場論的核心:粒子就是場的量子激發, 每一種粒子都有自己相應的場 。在量子化過程中,玻色場滿足對易關系,而費米場滿足反對易關系,從而粒子之間的相互作用和動力學可以用量子場論來描述。我用下面的費曼圖來解釋同性電荷互相排斥
在費曼圖中,粒子由線表示,費米子(電子是費米子哦)一般用實線,光子用波浪線,玻色子用虛線。一線與另一線的連線點稱為頂點。此費曼圖的縱軸為時間軸,向上為正,下方代表初態,上方代表末態。
一個電子在左端交點處發射出一個光子γ ,能量降低,轉換為動量;另一個電子在右端交點處吸收一個光子γ ,變成高能電子,然後再釋放出光子,能量降低,轉換為動量。這樣動量和能量在兩個電子間不停迴圈交換,就表現出同性電荷互相排斥,異性電荷相互吸引的物理過程是基本一樣的。
參考文獻:
S.拜因貝魯克.【量子場論】[M].北京.高等教育出版社. 2021