人能看到電磁場組成的光,為什麼卻看不見單獨的磁場或電場?

時間 2021-05-31 19:32:49

1樓:程式侯

眼睛裡的感光細胞只能感受到一部分頻率的電磁波這部分電磁波的波長大概在400nm到700nm左右,所以在這裡眼睛能接受的光存在兩個屬性,乙個是電磁(場),乙個是波,缺少任意乙個都無法被眼睛感知到。

然而單獨的電場和磁場在只能在靜止狀態下單獨存在,也就是說不存在單獨的「電波」和「磁波」,根據麥克斯韋方程組,運動的電場會產生運動磁場,運動磁場同時也感生出運動的電場,所以電和磁在波的形態下永遠是相伴而行,沒法單獨拿出來。所以你沒法創造單獨的「電波」或者「磁波」,也就無從談起能看到它們了(但有說眼睛的感光細胞感受的是電磁波的電場分量,所以其實看到的是電場那部分)。 而靜止的電場和磁場並不存在頻率,也就無法被眼睛接收到。

2樓:乙烯利的犀利

乙個很好的問題。

在回答之前,我想分享一下《人教版高中物理選修3-1》(2023年1月第2版)一書中第十頁的一段話(見附圖)。手邊有教科書的同學們可以一起拿書看一下:

電場以及磁場已被證明是一種客觀存在,並且是相互聯絡的,統稱為電磁場。變化的電磁場以有限的速度——光速,在空間傳播。它和分子、原子組成的實物一樣具有能量、質量和動量,因而場與實物是物質存在的兩種不同形式。

應該指出的是,只有在研究運動的電荷,特別是運動狀態迅速變化的電荷時,上述電磁場的實在性才突顯出來。」

這句話給當時還上高中的我留下了非常深刻的印象。不知道學習過這本書的同學們有沒有注意過這段話,有沒有提過同樣的問題。

可見光作為電磁波中的一小頻段,可以被人實實在在地看見。這是因為在人的視細胞中有感光物質,在光刺激下,感光物質可發生一系列的光化學變化和電位改變,使視細胞發放神經衝動。這種神經衝動經大腦處理後即產生了視覺。

電磁場生成可見光有兩個條件,一是電磁場要隨時間變化,二是波長要合適(380~780nm)。這兩個限制條件是由人視細胞感光物質的分子特性決定的,也是人類進化的結果。

電場與磁場相互聯絡是物理學可以證明的客觀事實。而電場和磁場具有能量、質量和動量,卻沒有電荷,這是人無法通過庫侖力(觸覺)和電磁波(視覺)直接感受電場和磁場的直接原因。這裡的直接感受指摸得到、看的著。

人看不見單獨的磁場或電場,根本原因是人類還沒有相應的感官去直接感受磁場或電場。

場與實物是物質存在的兩種不同形式。劃分場與實物的依據是客觀的,也是主觀的,客觀是對於人類不同個體之間而言的,主觀是對於人類與其它物種而言的。

簡單點說,人能看得到、摸得著的物質稱為實物,人看不到、摸不著的物質稱為場。乙個人看不著、摸不到的物質別人一般也看不著、摸不到,所以劃分是客觀的。物質具有質量,具有質量的事物就是物質,質量是物質的一種內稟屬性。

現在有充分的證據表明許多種類的動物都能感知地球磁場,其中,海龜靠地磁場導航,一直在保持溫暖水域活動,這說明,海龜可能以某種方式「看」到了磁場。假設,這頭海龜能看到磁場,並且能和人類對話。類似人類說光是一種實物粒子,那麼海龜肯定會說磁場是一種實物,而不是場。

這與人類的劃分不符,所以說劃分是主觀的。

電荷的運動狀態變化越迅速,電磁場的實在性越強。電磁場的實在性指電磁場被探測的容易程度。在電場中,電荷的運動狀態變化越迅速,表明電荷受電場力越大,電場強度E越大,電場越易於探測。

在磁場中,電荷的運動狀態變化越迅速,表明電荷受洛倫茲力越大,磁感應強度B越大,磁場就越容易被探測到。

人的感官只有五種(視聽嗅味觸),人的所有認知都是基於這五種感官帶來的生命體驗而形成的。我們要承認,人的感官是有侷限性的,所以人的思維和想象力才會非常重要,因為思維和想象力在一定程度上突破了這種侷限性,是我們認識和改造世界重要的工具。

1.為什麼人感受不到萬有引力,或者說人為什麼感受不到重力?

人直接感受到的不是重力,而是地面對人的支援力。地面支援力和重力是一對平衡力。地面的支援力本質上是電磁相互作用力,不是萬有引力。

亦或有人會問,在電梯間下降的瞬間,或者綁緊跳從高處躍下,人感受到的不是重力嗎?電梯中下降失重的感覺來自於電梯地面對人的支援力突然變小,這種變化對人來說就是失重感。綁緊跳從高處落下,理想狀態下呈自由落體運動,實際上會人會感受到下降過程中空氣的阻力、以及綁緊跳結束時繩子的拉力,空氣阻力與繩子拉力也是電磁相互作用力。

人無法直接感受萬有引力,這也導致應用成功的牛頓定律對人類思想認識方面的影響是十分深刻的。因為只有借助牛頓三定律,人類才能依靠已有的感知去了解「萬有引力」這一抽象的物理概念。可以說,牛頓三定律「發明」了「萬有引力」。

人的視覺、聽覺、嗅覺、味覺、觸覺,感受不到萬有引力、強相互作用、弱相互作用,僅能感受到四大基礎作用之一的電磁相互作用,而且只能感受電磁相互作用的一部分。人感受不到萬有引力也可以說是人的感官具有侷限性。

談及萬有引力,你可能會想起蘋果砸在牛頓頭上的故事,可能會聯想到八大行星圍繞太陽做橢圓軌道運動的影象;提到磁場,你可能會想起高中時期學習的磁感線的影象。你會發現借助聯想力和想象力,你可以輕鬆理解萬有引力、磁場這些概念,但這並不意味著人可以直接通過感覺器官感受到它們的存在。

物理學研究到最後會越來越多涉及物理本質方面的問題,會愈加涉及到生命科學、心理學甚至哲學的範疇。這也是因為物理學隨著發展會越來越受限於人類的感官,這就需要生命科學、心理學和哲學來研究與拓展人類的感官,增強人對世界的認識與理解能力。

2.重力≠地球引力?

「地球附近一切物體都受到地球的吸引,由於地球的吸引而使物體受到的力叫做重力。」

重力的方向是豎直向下/指向地心)?很多同學不理解為什麼重力的方向不能選指向地心,因為按照上面的定義,把地球想象成球體,地球引力確實是指向地心的。但這裡只能填豎直向下。

因為這裡的「重力」不再是上面定義的「重力」了,而是地球引力去掉向心力分量的剩餘部分。只有在北極點和南極點沒有向心力的分量,地球引力=重力,豎直向下和指向地心兩個方向才是重合的。而別的地方的人相對於地心隨著地球自轉在做以一天為週期的圓周運動,不是靜止的,用平行四邊形法則從地球引力中扣除掉向心力,剩餘的分力即為重力。

可以發現,指向地心的方向和重力的指向是有差別的。

那麼為什麼說重力的方向是豎直向下,而不是呈一定角度傾斜向下呢?畢竟重力和地球引力也呈一定角度 。

填空題裡的豎直向下是精確的表述。原因是當我們站立時,重力的平衡力,即我們所受的地面的彈力支援著我們。為了平衡姿態,我們是呈上下姿態站立的,而地面的彈力方向,正是我們日常生活中理解的「豎直向上」。

換句話說,從地球表面一點(極點除外),沿著我們平常認為的豎直向下的方向筆直鑿乙個隧道到地球對面,會發現我們的隧道其實並沒有經過地心。我們的隧道也只是隧道所在大圓的乙個普通的弦,而不是直徑。

3樓:樂簡

不請自來,感概一二。

電磁場不能被人身體所感知,如果人能直接感知到電磁場,會發現萬物一體,我琢磨這個就是成佛了。

科學家能確定電磁場的存在,並推導出萬物都能發射與接受電磁波,已經是萬物一體的表述,在佛教語境中,這個不是現量證明(非直接感知),不過比量證明(依推理而得)

不過佛教提供了一些直接感知電磁場的方法,我想這就叫修行吧,不過高深難懂,眾說紛紜,雲四萬八千法門。唯獨科學一門不行,為何?科學再怎麼玩,也是比量證明。

4樓:naive

生物上有一種說法叫做結構決定功能。我們能接受到各種資訊是因為我們有各種各樣的接收器。眼睛,鼻子,舌頭就像接收器。看不到電或者磁場是因為我們沒有那個接收器。

5樓:陳耀聰

我個人推測磁埸是由未知的粒子組成,這種粒子只和電子產生互動作用,不受原子核電荷影響,和重力波一樣可以遠距離的牽引。從量子糾纏的一些物理現象,可以大膽假設磁場是由人類未知的粒子組成。

6樓:

視網膜上感光的是錐細胞和柱細胞,有光照時把光刺激轉化成神經訊號。我要說的是,柱細胞和錐細胞主要感知的是光場的電場分量,所以在這個意義上說,我們看到的是電場。

7樓:風輕颺

因為你沒有這個器官。不要執著在「看見」這個概念上,應該認為你沒有感知該類訊號的能力。

可以這樣想,如果你的身體是乙個導體,是不是就能感受到電場了?如果你的指甲蓋是鐵鈷鎳,你不就能感受到磁場了嗎?

前段時間沸沸揚揚北大清華撕逼的一篇鳥類感受磁場的蛋白質的文章裡提到了,鳥類有一種蛋白質,末端鑲嵌了鐵硫化物分子(記不清了大概是這樣),會在磁場作用下轉向,重新排布,所以鳥類可以辨別地磁場,也就是分辨方向。說白了就是它有這個器官,能感受到磁場訊號,而人類沒有。

而且你提的問題也不準確,人不是能看見電磁波,而是只能感受到可見光,因為人類眼睛只工作在這個頻段,就好像收音機,AM和FM不能互相接收一樣。

8樓:St Jason

眼球必須要有一定頻率的刺激,才能得到訊號

這是乙個充滿相的世界,什麼都有,什麼又都沒有什麼叫什麼都沒有?你看到的都是虛幻的,其實世界還有另一種樣子,世界到底是什麼樣子?取決於你能看到什麼樣子

你可以感知重力,卻無法感知引力波,還有什麼?

暗能量呢?還有什麼?

資訊場還有很多不是化約論能探測的,而已經有人能感知了,卻不去相信沒什麼,一切如夢幻泡影,如露亦如電,應作如是觀

電磁場的本質是什麼?

樂學者 電磁場是一種沒有質量的向量場。根據量子場論,我們的世界是由各種物質場來組成的,而且這些物質場是量子化的,當對它們的激發態進行觀測時,會表現出粒子性,所以每種場都會對應於一種粒子。如電磁場的激發態 電磁波所對應的粒子就是光子。而當所有的場都是處於沒有被激發的狀態 即基態時,就是真空。這些場可以...

電磁場的動量有何物理含義?

盧健龍 一般情況下當我們談論電磁場的動量時,我們是在經典電動力學的框架下考慮問題。這並不會涉及到光子 photon 這個量子電動力學的概念。因此這個問題下用光子回答的 尋風 和 張冠偉 是答非所問的。另外,尋風 的回答中還有另乙個錯誤。尋風 在回答中所說的 而電磁場的激發,光子的四動量定義為 是不對...

為什麼時間反演下的電磁場,電場不變,磁場反號?

老幹部 在場論的觀點中電場模擬於質點的廣義座標磁場模擬於質點的廣義動量時間反演相當於拍個電影然後到過來看此時質點廣義座標 電場 不變但質點廣義動量 磁場 反了個方向 你把麥克斯韋方程列一下,令t t,然後看E,B怎麼變的就知道了。ps 驗證 17.5 式不變要求速度v或稱動量p在時間反演反號。 Tr...