X戰(zhàn)警新三部曲最終章《X戰(zhàn)警：天啟》上映在即，具有歐米伽級(jí)實(shí)力的鷹派大神萬(wàn)磁王1這次站在了號(hào)稱“5000年最強(qiáng)”的最初變種人“天啟”一邊，又一次試圖讓變種人統(tǒng)治世界。
萬(wàn)磁王是漫威漫畫(huà)中的超級(jí)反派，也是X戰(zhàn)警的頭號(hào)死敵。作為X教授的好友，兩人因?yàn)樵谧兎N人與人類如何相處的問(wèn)題上政見(jiàn)不和走上了截然不同的道路。在漫威漫畫(huà)無(wú)數(shù)個(gè)平行世界里，萬(wàn)磁王的命運(yùn)不盡相同，但他強(qiáng)大到近乎變態(tài)的能力卻被粉絲們津津樂(lè)道。
在漫畫(huà)和電影的設(shè)定中，萬(wàn)磁王的能力是控制磁場(chǎng)——作為一名能控制宇宙四大基本力之一電磁力的人，萬(wàn)磁王當(dāng)然不會(huì)弱。他可以移動(dòng)山脈和足球場(chǎng)、改變河流的方向、控制集成電路甚至對(duì)人實(shí)現(xiàn)精神控制；他制造的電磁脈沖曾讓全球陷入停電，實(shí)在是“地球一小時(shí)”活動(dòng)的最佳代言人。
再見(jiàn)！圖片來(lái)源：Marvel
不過(guò)，或許我們都能理解萬(wàn)磁王可以用超能力移動(dòng)鐵塊。但在漫畫(huà)和電影里，萬(wàn)磁王還能讓自己在天空中自由飛翔（嚴(yán)格意義上來(lái)講是“懸浮”）。這僅僅是因?yàn)樗┝髓F盔甲嗎？并不完全是，而且這里面的道理其實(shí)還挺科學(xué)的。
萬(wàn)磁王是怎么懸浮起來(lái)的？
其實(shí)在漫畫(huà)里，萬(wàn)磁王不只可以移動(dòng)磁性金屬，他還曾經(jīng)用自己的能力移動(dòng)過(guò)巨石，這又是怎么回事呢。實(shí)際上，讓物體懸浮并不需要復(fù)雜和高深的物理理論：萬(wàn)有引力、靜電力和磁力分別是質(zhì)量、電荷和磁體的基本屬性，它們的存在不需要能量維持。所以，要利用這些基本作用力能實(shí)現(xiàn)物體懸浮，是不需要外界提供能量的2。
在漫畫(huà)里，萬(wàn)磁王可以把整個(gè)小島都舉起來(lái)。圖片來(lái)源：Marvel
在討論這個(gè)問(wèn)題之前，我們需要簡(jiǎn)單介紹一下物質(zhì)的磁場(chǎng)特性：自然界中的物質(zhì)根據(jù)對(duì)外部磁場(chǎng)的反應(yīng)大致可分為：鐵磁物質(zhì)、順磁物質(zhì)和抗磁物質(zhì)。物質(zhì)的每一個(gè)質(zhì)子、電子和中子中都具有微小的磁場(chǎng)，電子圍繞原子核運(yùn)動(dòng)，也會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)。一般原子中電子的微型磁場(chǎng)有自行配對(duì)的習(xí)慣，當(dāng)配對(duì)完成后，原子的合磁場(chǎng)為零，類似于磁鐵異性相吸的原理。
在日常生活中，紙和塑料及金、銀等絕大部分金屬的磁矩都是配對(duì)的，顯示出不具有磁性的特點(diǎn)。而類似鐵和鈷的金屬，它們的結(jié)構(gòu)使得電子磁性不配對(duì)，于是展現(xiàn)出了極性?？上г谧匀粻顟B(tài)下，鐵塊內(nèi)部的原子會(huì)分為南北極兩個(gè)陣營(yíng)，相互拉鋸又抵消了各自的磁場(chǎng)，使它們無(wú)法散發(fā)迷人的磁性。但在外部強(qiáng)烈磁場(chǎng)的影響下，原子磁場(chǎng)就會(huì)指向同一個(gè)方向，形成強(qiáng)大的合磁場(chǎng)。該效應(yīng)在外部磁場(chǎng)消失后是可以保持的，表現(xiàn)出這種特性的物質(zhì)被稱為鐵磁物質(zhì)。所以，鐵磁物質(zhì)磁化后會(huì)很容易被萬(wàn)磁王產(chǎn)生的磁場(chǎng)吸引。
那么，萬(wàn)磁王能飛，也是因?yàn)樗梢钥刂谱约貉豪锏蔫F嗎？答案當(dāng)然沒(méi)有那么簡(jiǎn)單，特別是人體中的鐵主要存在于血紅蛋白中，在任何時(shí)刻，血液中只有很小一部分會(huì)被外部磁場(chǎng)吸引3，萬(wàn)磁王要想通過(guò)鐵元素來(lái)控制人體懸浮，恐怕又要上演一出腦力衰竭的戲碼了。
另外，大部分物質(zhì)相鄰原子間都有非常微弱的相互作用，如果置于外部強(qiáng)磁場(chǎng)中，它們會(huì)沿著磁場(chǎng)的方向排列，磁場(chǎng)消失后，它們又四散而逃，如同課間操結(jié)束的同學(xué)們一般，這樣的物質(zhì)被稱為順磁物質(zhì)。順磁物質(zhì)同樣總是被磁場(chǎng)吸引，但對(duì)于萬(wàn)磁王來(lái)說(shuō)，這跟飛起來(lái)好像也沒(méi)什么直接關(guān)系。
順磁物質(zhì)在有磁性和無(wú)磁性時(shí)的狀態(tài)。圖片來(lái)源：Wikipedia
所以，要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，還是得獲得抗磁物質(zhì)的幫助。與鐵磁物質(zhì)和順磁物質(zhì)不同，抗磁物質(zhì)的感應(yīng)磁場(chǎng)總是與外部磁場(chǎng)相反，原子磁性排列總是試圖抵消外部磁場(chǎng)的影響?？勾判员举|(zhì)上一種量子物理效應(yīng)，任何物質(zhì)在磁場(chǎng)的作用下，都會(huì)產(chǎn)生抗磁效應(yīng)。但由于抗磁效應(yīng)很微弱，當(dāng)物質(zhì)存在順磁或鐵磁效應(yīng)時(shí)，抗磁效應(yīng)就被掩蓋了。
抗磁體，也就是顯示出抗磁效應(yīng)的材料，通常人認(rèn)為的非磁性材料，如水、木材和有機(jī)化合物（石油、塑料）及包含很多核電子的重金屬汞、黃金和鉍等都是抗磁體。伯格曼就是通過(guò)發(fā)現(xiàn)鉍和銻對(duì)磁場(chǎng)有微弱的排斥現(xiàn)象，成為了發(fā)現(xiàn)抗磁性的第一人4。
組成人體的水、蛋白質(zhì)和有機(jī)物等主要成分均為抗磁體，利用它們對(duì)外部磁場(chǎng)的排斥力，理論上就可以把人體懸浮在空中，正如兩個(gè)磁鐵的S極相互排斥。然而，由于抗磁體的磁化率極低（如水的磁化率χv = ?9.05×10?6，負(fù)號(hào)代表抗磁性），想要獲得能夠抵消重力所需的磁場(chǎng)恐怕只有中子星才有。無(wú)奈中子星上的引力也會(huì)相應(yīng)增大，想在中子星上自由飛翔的愿望恐怕難以實(shí)現(xiàn)。
可是，萬(wàn)磁王并不在乎這些，他可以隨心所欲地控制磁場(chǎng)，把自己抬起實(shí)在是分分鐘的小事。根據(jù)官方資料，他可以發(fā)出大于地球磁場(chǎng)20萬(wàn)倍的磁場(chǎng)，被磁化人體中的反磁性原子即會(huì)被誘導(dǎo)成同一個(gè)方向，對(duì)磁場(chǎng)產(chǎn)生斥力。最終，磁場(chǎng)相互排斥產(chǎn)生的上升力大于人體受到的重力，兩者合成力仍是上升力，凡人就會(huì)被輕松舉起。如上所說(shuō)，要做到這一點(diǎn)需要非常強(qiáng)的磁場(chǎng)，而且如果人越重，需要的磁場(chǎng)就越強(qiáng)。所以，萬(wàn)磁王耍帥也是需要成本的，比起控制鐵磁材料來(lái)說(shuō)，磁化一件抗磁性物體要難得多——也許這就是他總穿著鐵制盔甲的原因。畢竟相對(duì)于其他更實(shí)用的殺傷性技能，懸浮這種浮夸技能還是少浪費(fèi)點(diǎn)MP比較好。所以，各位想要和萬(wàn)磁王愉快的做朋友，還請(qǐng)從喝水健身做起。
物體懸?。坎⒉恢辉陔娪袄镉?。
實(shí)際上，物體懸浮不只存在于電影中。強(qiáng)抗磁體熱解石墨薄片就可以穩(wěn)定地懸浮在永磁體之上。根據(jù)理論推導(dǎo)3，磁介質(zhì)在磁場(chǎng)中的受力與磁感應(yīng)強(qiáng)度B 的平方成正比，平衡重力所需要的磁場(chǎng)強(qiáng)度并沒(méi)有達(dá)到無(wú)解的級(jí)別（這對(duì)萬(wàn)磁王來(lái)說(shuō)，真是個(gè)好消息）。
因抗磁性產(chǎn)生磁浮的熱解碳。圖片來(lái)源：Wikipedia
2000年搞笑諾貝爾獎(jiǎng)的獲得者蓋姆（Andre Geim）就曾經(jīng)用中等強(qiáng)磁場(chǎng)（16T）將一只青蛙成功地懸浮了起來(lái)，其中就是利用了青蛙的抗磁性原理5。2009年9月，美國(guó)宇航局噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室（NASA's Jet Propulsion Laboratory）采用超導(dǎo)磁體成功地將一只小白鼠懸浮在空中6，這是抗磁體懸浮技術(shù)的一大進(jìn)步，因?yàn)樾∈蟮纳锝M成更接近人類7。此后，實(shí)驗(yàn)室計(jì)劃對(duì)骨骼和肌肉組織進(jìn)行試驗(yàn)，驗(yàn)證人體懸浮的可能性。
蓋姆的懸浮青蛙實(shí)驗(yàn)。圖片來(lái)源：thetimes
雖然抗磁懸浮從原理上是不需要能量的，但在現(xiàn)實(shí)中維持強(qiáng)大的磁場(chǎng)也需要電能或其他能量。如果在自然界中能找到產(chǎn)生強(qiáng)磁場(chǎng)的鐵磁物質(zhì)，就可以實(shí)現(xiàn)科幻小說(shuō)中無(wú)能量輸入的反重力機(jī)器，在地球上創(chuàng)造微重力環(huán)境，進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)或魔術(shù)表演。
綜上所述，萬(wàn)磁王能夠讓自己和他人懸浮和飛行的原理是他能夠產(chǎn)生非常強(qiáng)大的磁場(chǎng)，足以從本質(zhì)上極化抗磁體內(nèi)部原子的磁場(chǎng)。他通過(guò)控制磁力，將我們和其他物質(zhì)都變成了磁性物質(zhì)，并通過(guò)磁場(chǎng)間的斥力抬升了物體。無(wú)論是鐵磁體、順磁體還是抗磁體，自然界的物質(zhì)都逃脫不了萬(wàn)磁王的手心。萬(wàn)磁王乃是名副其實(shí)的萬(wàn)物磁性之王，是的，這還挺科學(xué)的。（編輯：Mo）
參考文獻(xiàn)：
X-Men Wiki - Wolverine, Marvel Comics, Origins
《青蛙懸浮——一個(gè)令人驚奇和充滿遐思卻只需經(jīng)典物理知識(shí)的實(shí)驗(yàn)》楊曉峰，許麗萍，魏天杰，《大學(xué)物理》2011年10月
《超級(jí)英雄物理學(xué)》詹姆斯·卡卡里奧斯著，江苑微譯，山西人民出版社
Wikipedia 'Diamagnetism'
Geim A. Everyone's megnetism [J] . Physcis Today,1998, 9: 36~39.
Liu, Yuanming; Zhu, Da-Ming; Strayer, Donald M.; Israelsson, Ulf E. (2010).
'Magnetic levitation of large water droplets and mice'. Advances in Space Research 45 (1): 208–213.Bibcode:2010AdSpR..45..208L. doi:10.1016/j.asr.2009.08.033.
Jump up^ Choi, Charles Q. (2009-09-09).
'Mice levitated in lab'. Live Science. Retrieved September 2011.
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