萬磁王才是宇宙之王

由宇

科幻電影《X戰(zhàn)警》系列中有一個強大的反派，他就是萬磁王。作為一名“變種人”，他可以利用磁力操縱金屬運動，企圖讓變種人主宰世界，但最終還是被X戰(zhàn)警們齊心協(xié)力制服了。然而，電影編劇顯然低估了萬磁王的本領(lǐng)，倘若他充分發(fā)揮自己的超能力，就將變得所向無敵。

控制磁場的萬磁王

電影中，警察們把萬磁王包圍了，十幾支槍紛紛對準(zhǔn)他，隨時準(zhǔn)備發(fā)射子彈。然而，槍支統(tǒng)統(tǒng)從警察手中脫離，懸浮到半空中，反過來瞄準(zhǔn)了他們。原來，這些槍支被萬磁王控制了。

萬磁王之所以擁有這樣的能力，得益于一種特殊物質(zhì)——磁場。萬磁王能改變磁場，進而控制物質(zhì)運動。小到匕首、槍械、導(dǎo)彈，大到橋梁乃至整座體育場，他都可以控制，一次能搬動的物體質(zhì)量估計超過30000噸。

看不見的磁力線

磁場看不見、摸不著，但我們很容易找到它的蛛絲馬跡：把鐵粉灑在磁鐵周圍，它們就會排成一條條弧線;掏出指南針，它總是指向地球的磁南、磁北極。磁場如同一片無形的海洋，受其影響的物質(zhì)就像船只，隨著海浪一起流動。

為了描述磁場，人們假想出了磁感線。

用閃電攻擊敵人

萬磁王的戰(zhàn)斗方式是朝敵人扔金屬，或操縱對方的武器。效果很壯觀，但也過于簡單，超級英雄們?nèi)阅軗踝∷墓?。不過，如果萬磁王活用一些簡單的物理知識，他完全可以將敵人電得外焦里嫩。

萬磁王跟電有什么關(guān)系？電與磁可以互相轉(zhuǎn)化。

實驗證明，電流的周圍會產(chǎn)生磁場，這被稱為“電流的磁效應(yīng)”;反過來，把原本沒有電的導(dǎo)體放在磁場中移動，或者導(dǎo)體不動、使磁場發(fā)生變化，此時導(dǎo)體內(nèi)會產(chǎn)生電流，這被稱為“電磁感應(yīng)”。

萬磁王只要利用電磁感應(yīng)放出閃電般的超強電流，超級英雄就算力大無窮，也難以經(jīng)受他的攻擊。

超音速炮彈

假如萬磁王碰上的是雷神索爾等不怕電的超級英雄，閃電可能就不管用了。這時，萬磁王可以把電和磁結(jié)合起來，制造更猛烈的物理攻擊——電磁炮。

電磁炮與普通的炮彈截然不同，它不依靠火藥爆炸推動，而是靠電磁力。

而萬磁王可以利用電場與磁場的共同作用，制造強大的電磁力，推動炮彈高速前進。有了這種武器，超級英雄們可能還沒接近萬磁王，就在幾十萬米之外被飛速襲來的電磁炮擊倒了。

沒有磁場，誰先遭殃？

如果沒有磁場，萬磁王是不是就只能束手就擒了？很有可能，可一旦磁場消失，遭殃的不只是萬磁王，還有全地球的生物。

地球擁有天然的磁場，它可以保護地球免遭太陽風(fēng)的沖擊。如果地球磁場消失了，太陽風(fēng)的帶電粒子會剝離地球的臭氧層，地球上的生物將遭到紫外線的猛烈攻擊。

電生磁，磁生電

在原本沒有磁性的地方，磁場強度約等于0，如同風(fēng)平浪靜的海面。這時，通電導(dǎo)體像一艘船快速駛過，海面上會隨之蕩起波浪，磁性產(chǎn)生。這就是電流的磁效應(yīng)。

在磁場“海洋”中，海浪規(guī)則地前進著，但導(dǎo)體“小船”卻拒絕隨海浪一起移動，而是逆著海浪橫沖直撞。海浪的前進受阻，磁感線被船“切割”，在船身、船尾拍起一道道“浪花”。這些浪花就是電流，這就是電磁感應(yīng)。

電與磁是同一枚硬幣的兩面

帶電的物質(zhì)也具有一種場，即電場。

磁體：受到磁場力的作用。磁體具有磁極，磁極分成南極（S）和北極（N）。相同的磁極會互相排斥，不同的磁極會互相吸引，即“同性相斥，異性相吸” 。

帶電物質(zhì)：受到電場力的作用。帶電物質(zhì)攜帶電荷，電荷分成正電荷（+）和負電荷（-）。相同的電荷會互相排斥，不同的電荷會互相吸引。

你有沒有發(fā)現(xiàn)，電與磁其實非常相似？事實上，19世紀(jì)時，物理學(xué)家麥克斯韋就意識到，電場和磁場相當(dāng)于同一枚硬幣的兩面，這枚硬幣就是電磁場。在電磁場中，物質(zhì)會受到電磁力的作用。

你可以做兩個小實驗，驗證電磁感應(yīng)與電流的磁效應(yīng)。

一 磁生電

1.準(zhǔn)備一個玩具四驅(qū)車用的小馬達，在它的兩個導(dǎo)電片上連接電線和小燈泡。

2.用手指擰馬達上的齒輪，使它快速轉(zhuǎn)動，這時小燈泡就會開始閃爍。

二 電生磁

1.準(zhǔn)備電池、電線、小燈泡、一根鐵釘和一個指南針。將電線一圈圈纏繞在鐵釘上，連通電池與小燈泡。

2.把指南針放到鐵釘附近，這時你會發(fā)現(xiàn)，隨著通電，指南針的指示方向會微微偏轉(zhuǎn)，這說明產(chǎn)生了磁場;當(dāng)電線斷開，指南針就會恢復(fù)正常。

? 全球大停電

萬磁王還能使用大范圍攻擊——電磁脈沖，雖然不像閃電、電磁炮那樣具有殺傷力，卻可以讓全世界停電。

電磁脈沖以光速在空間中傳播，由于電磁感應(yīng)，它會使含有磁性材料的電器內(nèi)感應(yīng)出高強度的電流，從而燒壞電路。如此一來，依靠電子設(shè)備進行戰(zhàn)斗的鋼鐵俠等超級英雄只能束手就擒，許多地區(qū)的電力系統(tǒng)也會被破壞，這里的城市將陷入癱瘓狀態(tài)。

在現(xiàn)實的軍事領(lǐng)域，人們已制造出了電磁脈沖炸彈，專門用來破壞敵方的電子設(shè)備。高空中的核彈爆炸也會產(chǎn)生大范圍的電磁脈沖。

無處不在的電磁力

電影中，萬磁王雖然強大，但也有弱點。他被金剛狼、鐳射眼等人打敗，被關(guān)入一座塑料監(jiān)獄中，這里的設(shè)施不含任何金屬材料，萬磁王無法控制，他的超能力就此失去了用武之地。

然而，當(dāng)萬磁王操控磁場的能力達到登峰造極之時，區(qū)區(qū)塑料監(jiān)獄可困不住他。這是因為電磁力不只對鐵、鈷等金屬材料起作用，它實際上存在于人們生活中的每個角落。站立時地面給腳底的支持力、與小伙伴玩耍時手與手的拉力、揮舞球棒打在球上的沖擊力……我們能感受到的各種力，除了引力之外，歸根結(jié)底都屬于電磁力。

是不是感到非常意外？將物質(zhì)放大，你就會知道其中的原因。

如果沒有電磁力

原子核帶正電，電子帶負電，它們被電磁力吸引到一起，形成原子;在一定的條件下，比如發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)，原子之間又會因電磁力而聚到一起，形成分子，進而構(gòu)成豐富多彩的世間萬物。

在極近的距離內(nèi)比較，電磁力比引力強得多，比如只需一塊磁鐵，就可以克服引力，把沉重的鐵塊吸起。如果沒有電磁力，光依靠引力，原子、分子將難以形成;我們的宇宙或許會變成一團“粉末”，只有原子核、電子等微小的物質(zhì)在虛空中飄蕩。

構(gòu)成世界的力量

引力、電磁力、強力、弱力是自然界的四大基本力。

弱力作用于比原子核更小的基本粒子;強力使原子核形成;電磁力使原子、分子等物質(zhì)形成;引力再使更大的物質(zhì)相互吸引，形成天體。在這四種力量的指揮下，宇宙萬物得以成為今天的模樣。

任意毀滅與創(chuàng)造

可以說，除了引力之外，我們?nèi)祟惸芨惺艿降母鞣N力都屬于電磁力，也正是電磁力使我們的身體得以形成。

如果萬磁王能隨心所欲地調(diào)整微觀領(lǐng)域的電磁力，無論是塑料、鋼鐵還是敵人的身軀，都可被轉(zhuǎn)化成不堪一擊的粉末;萬磁王也可以凝聚自然界中的物質(zhì)，造出武器、堡壘等一切自己想要的東西。就這樣，萬磁王擁有了創(chuàng)造物質(zhì)和毀天滅地的能力，已經(jīng)沒有人能打敗他了。

萬磁王就在我們身邊

原來萬磁王的超能力可以強大到這種地步！如果電影真的這么拍，代表正義的超級英雄們恐怕只能灰溜溜地逃走了。萬磁王是虛構(gòu)的角色，但在現(xiàn)實中， 實現(xiàn)萬磁王超能力的電磁技術(shù)早已被用在人類社會的各個方面。

電能的制造機

雖然無法像萬磁王那樣直接移動物體和制造電流，但我們可以利用電動機與發(fā)電機完成這些任務(wù)。

電動玩具車、攪拌機、電動車等許多電器之所以能運作，靠的就是電動機，也就是俗稱的馬達。馬達內(nèi)部有一個轉(zhuǎn)子，上面纏繞著金屬線圈，通電后會產(chǎn)生磁性，它和馬達內(nèi)原有的磁鐵相互吸引或排斥，就會帶動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。

反過來，如果不給馬達通電，但用外力使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，由于電磁感應(yīng)，金屬線圈內(nèi)會產(chǎn)生電流，這時，馬達成為了一臺發(fā)電機。

我們使用的電力幾乎都是由發(fā)電機制造的。除了太陽能以外，化石燃料、水能、風(fēng)能或核能都要經(jīng)過發(fā)電機的轉(zhuǎn)化才能成為電能，然后通過電纜抵達我們身邊，使手機、臺燈、電腦等一切電器得以運行。

力大無窮的電磁鐵

萬磁王可以用磁力舉起沉重的物體，我們也可以通過電磁鐵做到。電磁鐵由導(dǎo)線纏繞鐵芯組成，通電產(chǎn)生磁性，斷電后又失去磁性。

人類無法搬動的鋼材可以通過起重機吊起，它擁有一個可吸附金屬的大型吸盤，正是由電磁鐵構(gòu)成;磁懸浮列車車底和軌道的電磁鐵互相排斥，使列車懸浮，摩擦力大為減小，列車因此能高速行駛，便利了我們的出行。

不僅如此，電磁鐵還能被制成各種靈敏的機械裝置，如電鈴、音響、開關(guān)、剎車等等。

在學(xué)校里，上課前響起的電鈴正是通過靈活的通、斷電，使電磁鐵反復(fù)吸附、松開彈性片，進而讓彈性片連接的鐵錘快速敲擊在鐵鈴上，發(fā)出連續(xù)的“鈴鈴”聲。

粒子加速器

就連在微觀領(lǐng)域操縱電磁力的道具，人類也擁有了，它就是粒子加速器，可以通過電磁場使粒子不斷加速。老式電視、X光機、核磁共振儀等都需要粒子加速器提供各種高能粒子束。

中國蘭州、瑞士的日內(nèi)瓦等地建造了科研專用的巨型粒子加速器，可以把粒子加速到接近光速，制造“車禍現(xiàn)場”：高速粒子之間發(fā)生碰撞，碎裂成更小的粒子。加速器中的檢測裝置會記錄下這些粒子的速度和運動軌跡，以供物理學(xué)家發(fā)現(xiàn)、研究新粒子。

萬磁王唯一的“天敵”

無論是萬磁王還是人類發(fā)達的科技，即便所向無敵，也有一個無法戰(zhàn)勝的“天敵”——能量守恒。

例如你今天上體育課時跑了1000米，放學(xué)后就會感到饑餓疲憊，飯都多吃了一碗，這是因為運動消耗了更多的能量，你需要多吃些食物補充回來。對于任何一個系統(tǒng)，例如人體、電器或天體，能量不會憑空產(chǎn)生，也不會憑空消失，這就是能量守恒。

動物需要食物，汽車需要燃油，電器需要電能，萬磁王如果想搬動那么多、那么重的物體，必然要消耗大量能量?？蛇@些能量又從哪兒來呢？光靠吃飯可提供不了萬磁王所需的大量能源?；蛟S萬磁王體內(nèi)藏著一個核反應(yīng)堆？無論如何，不管是萬磁王利用電與磁掌控世界，還是我們利用電與磁使生活更加便捷，都要遵守能量守恒定律，否則將寸步難移。