我曾確信，在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的電荷所受的力也是一種電場(chǎng)力，正是這種確信促使我去研究了狹義相對(duì)論。——愛(ài)因斯坦

運(yùn)動(dòng)的電荷會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)，但運(yùn)動(dòng)是相對(duì)的，當(dāng)我與電荷以相同的速度運(yùn)動(dòng)時(shí)，磁場(chǎng)還會(huì)存在嗎？

粒子軌跡

答案是不存在，因?yàn)榇艌?chǎng)的本質(zhì)是電場(chǎng)的相對(duì)論效應(yīng)。眾所周知，相對(duì)論效應(yīng)一般發(fā)生在高速或大質(zhì)量的情況下，例如速度接近光速引發(fā)的鐘慢效應(yīng)，巨大質(zhì)量引起的時(shí)空彎曲等等。然而磁場(chǎng)卻是一種宏觀可見(jiàn)的低速相對(duì)論效應(yīng)。

磁場(chǎng)為什么是電場(chǎng)的相對(duì)論效應(yīng)？

根據(jù)相對(duì)論，電場(chǎng)和磁場(chǎng)統(tǒng)一為電磁場(chǎng)，二者構(gòu)成了一個(gè)二階張量，換言之，電磁場(chǎng)可以分解為電場(chǎng)部分和磁場(chǎng)部分，但是電場(chǎng)和磁場(chǎng)不再具有絕對(duì)性，沒(méi)有明顯的分界線，需要根據(jù)觀測(cè)者所在的參考系來(lái)決定，在某一參考系中觀測(cè)者所觀測(cè)到的是純電場(chǎng)力，在另一參考系中觀測(cè)者可能會(huì)觀測(cè)為電場(chǎng)力與磁場(chǎng)力的合力。

相對(duì)論效應(yīng)

簡(jiǎn)略證明如下：

假設(shè)一個(gè)相對(duì)靜止的參考系S，以速度v相對(duì)運(yùn)動(dòng)的參考系S'。

在參考系S的豎直方向上經(jīng)過(guò)兩個(gè)電子（電荷量q），運(yùn)動(dòng)速度同參考系S'一樣為v，方向都沿x軸的正方向。

在參考系S中，由于尺縮效應(yīng)，電場(chǎng)線會(huì)更密集，在參考系S'中的場(chǎng)強(qiáng)為：

E'=E/γ

其中γ是洛倫茲因子：

在參考系S'中的電子相對(duì)靜止，電子受力為：

根據(jù)狹義相對(duì)論的鐘慢效應(yīng)等，可得出力的變換公式，將F'變換回S系中：

可見(jiàn)F的大小出現(xiàn)了與速度有關(guān)的項(xiàng)，假設(shè)表征磁場(chǎng)強(qiáng)度B的公式為：

那么這一項(xiàng)就轉(zhuǎn)變?yōu)榱舜艌?chǎng)中洛倫茲力公式：

腦洞延伸：磁場(chǎng)并不存在，所以沒(méi)有磁單極子？

任何磁鐵都存在南極和北極，那么只有南極或北極的物質(zhì)存在嗎？專業(yè)的說(shuō)，存在像電荷一樣的磁荷么。

根據(jù)上述理論，磁場(chǎng)是電場(chǎng)的一種相對(duì)論效應(yīng)，這意味著，真正意義上的磁場(chǎng)并不單獨(dú)存在，磁場(chǎng)就是另一種形式的電場(chǎng)（這正是磁場(chǎng)比電場(chǎng)小得多的原因），所以也就不可能存在磁單極子。然而1931年，狄拉克證明了一個(gè)非連續(xù)的電荷能夠自然地從量子力學(xué)里產(chǎn)生出來(lái)，前提是假設(shè)磁單極子的存在，這樣電荷就只能取某一單位的整數(shù)倍，這就是狄拉克量子化條件。

因此磁單極子是否存在，仍然是科學(xué)界的紛爭(zhēng)。假設(shè)它不存在，可以簡(jiǎn)化理論，肯定當(dāng)前的理論，但是誰(shuí)又可以肯定當(dāng)前的理論沒(méi)有錯(cuò)誤呢？假設(shè)它存在，則可以解決新的問(wèn)題，帶來(lái)新的可能性。所以你希望磁單極子存在嗎？