2.8 电荷和电场力的外观

目录 ／ 附录-3.《第2季：微观粒子》短视频草稿 (V5.2)

如果要回答电荷和电场力到底长什么样，我们先约定一张画面：整座宇宙是一片会被拉紧、会起纹路的能量海，所有带电粒子都是在海里被勒紧的小丝环。

先看电荷本身。大家都听过同电相斥、异电相吸，但在课本里它只是一个规则。现在我们给它一幅更直观的图。

想象一个电子，它不是一个点，而是一只被能量海勒紧的小丝环。如果丝环的内圈更紧、外圈略松，就会把周围的海往中心轻轻拢过去，就像你用手指按在绷紧的皮沙发上，皮会向里陷，周围的材料一起往中间缩。这种整体往里收的状态，就是负电的真实外观。

反过来，如果丝环外圈更紧、内圈略松，就好像你从沙发底下顶一下，皮面一圈圈往外鼓，像水波一样往外扩。这种整体往外撑开的状态，就是正电。这样一来，电荷不再只是纸上的加号减号，而是能量海的两种静态形态：一种是向内收拢，一种是向外撑开。

那同电相斥怎么理解。你可以想象两支水枪对着喷。两股水在中间撞上时，会往两边弹开。当两个同号电荷靠近时，要么都是内收，要么都是外撑。如果都是内收，它们都在抢着把中间那一片海往自己这边拉，方向对冲，中间就形成一个谁也拉不过谁的堵点，结果两边都被弹开。如果都是外撑，它们都在向外挤压中间那一片海，就像两只从底下同时顶沙发的手，中间那块皮被挤得无处可去，只能把两边都推远。这就是同电相斥的画面。

异电相吸又是什么样子。一个是外撑，一个是内收，就像一边喷水，一边吸水。喷出来的水顺顺当当跑进吸水口，中间没有强烈的对撞，路是打通的。正电负责向外撑，负电负责向内收，两边的方向连成一条最顺的通路，于是这两个丝环就沿着这条最省力的路线滑在一起。我们说的异电相吸，其实就是电荷在海上选了一条阻力最小的合流路线。

接下来讲电场。皮沙发如果经常被人坐，会慢慢被压出一条条固定的褶皱和纹路。带电粒子长期内收或外撑，也会在周围把能量海刻成一条条有方向的纹理。负电长期往里拢，就在周围刻出一圈圈向内收的纹理；正电长期往外撑，就刻出一圈圈向外扩的纹理。这大片带方向感的海纹，就是电场。它不是画在纸上的小箭头，而是真实存在的海面细纹。

那电场力又是什么。想象一个新的带电粒子走进这片有纹理的海。它脚下看到的不是空空一片，而是一条条细小的纹理坡度。在哪个方向纹理更顺、更顺滑、阻力更小，它就自然往哪里滑。对我们来说，看起来就是电场在拉它或者推它。

具体一点。如果是一个外撑的正电粒子，进入一个内收的负电场，它脚下的纹理方向刚好和它自己的外撑方向能接上，就像你顺着水流方向游泳，越游越顺。于是它顺着那条最顺的坡度，朝电场中心滑过去。对外表现就是电场在吸引它。如果它进入的是一个外撑的正电场，脚下纹理的外撑方向和它自己的外撑方向对着干，就好像你逆着水流往前游，处处不顺，它只好向远离电场中心的区域滑开。对外表现就是电场在排斥它。负电粒子进入电场时，逻辑完全类似，只是角色对调，这里就不重复展开。

到这里我们就能把这一集的核心串起来。电荷决定能量海在局部是内收还是外撑。长期的内收和外撑会在海面上刻出有方向的纹理，这些纹理就是电场。电场给每个位置安排了不同的坡度和路线，而带电粒子只是在这些纹理坡度里选一条阻力最小的路滑行。我们在宏观上看到的拉与推，其实只是它们顺着坡度在走路。

这就是能量丝理论下电荷和电场力最真实的外观。

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