什麼是電磁相互作用

自然界的四種基本相互作用之一，是帶電粒子與電磁場的相互作用以及帶電粒子之間通過電磁場傳遞的相互作用。在強度上它次於強相互作用而居於四種相互作用的第二位。在四種相互作用中，人們對電磁相互作用的基本規律最為了解。電磁相互作用和引力相互作用是長程力，它們可以在巨集觀尺度的距離中起作用而表現為巨集觀現象。巨集觀的電磁相互作用理論總結在麥克斯韋方程組中，早在19世紀已為人們所掌握。微觀的電磁作用理論是量子電動力學，它是麥克斯韋理論與量子力學原理的結合。在量子電動力學中電磁場是量子化的光子場。光子的質量為零，自旋為

，能量為hv，v是頻率。帶電粒子可以發射和吸收光子，它們之間的電磁作用通過光子場傳遞。正反帶電粒子對可以湮沒而轉化為光子，它們也可以在電磁場中產生。量子電動力學是經受了實驗考驗的成熟的理論。在這個理論中出現一個可以代表電磁相互作用強度的無量綱的量

，這裡e是電子電荷，с是光速。α稱為精細結構常數，它的值約為

，是一個很小的量。在量子電動力學中各種物理量可以按α的冪次作微擾論展開，因此可以作精確的計算。量子電動力學的計算結果與一些高度精確的低能實驗（見蘭姆移位、 μ子和電子回磁比有驚人的符合，它也與電子、正電子碰撞等高能量的實驗符合。這些結果證明量子電動力學的理論至少在距離大於10-16cm處是正確的。