顧建文、王洪江、雒偉偉、楊媛、、高俊峰、張莉、劉鑫、王媛、李科、戰略支援部隊特色醫學中心、研究部、航天臨床醫學科、載人航天醫療隊、特勤醫學科
磁懸浮現象magnetic suspension是指利用磁場力克服重力使物體懸浮的一種技術。其原理是利用電磁場産生的吸引力或排斥力，使得物體在磁場中受到一個向上或向下的力，進而實作懸浮。當兩塊磁鐵同名端靠近時，它們互相排斥；異名端靠近時，它們就互相吸引。
1922年，德國工程師赫爾曼肯佩爾提出了電磁懸浮原理，人類開始探索研制磁懸浮列車。磁懸浮列車是一種靠磁的吸引力或排斥力來減小摩擦阻力的列車。由于軌道的磁力，列車行進時懸浮在空中，不接觸軌道，是以沒有與軌道的摩擦阻力，隻有空氣的阻力。磁懸浮列車的最高速度能夠達到500km/h以上，而且可以大大減少噪聲，人一們希望它是将來除飛機之外的另一種快速交通工具。
英國科學家安德烈·海姆用青蛙做了一個實驗，結果得到了“反重力青蛙”。
懸浮青蛙試驗中發現了抗磁性，對現代實體學，材料學，生物科學等方面都有重要意義。試驗更是引發了無數人好奇心，青蛙可以飛起來，人是不是也可以？并利用該裝置模拟失重環境，進行試驗。
磁場究竟是什麼？首先需要介紹磁場的概念，物質都帶有電子，而電子帶負電荷，電子圍繞原子核作圓軌道運轉，同時電子自旋轉形成了磁性。任何物質都具有磁性。
一般情況下物體内部無數個微小原子的磁場方向不同，磁性會互相抵消，是以整個材料對外就不顯磁性。
而不同物質接觸會導緻電子的移動，産生發電現象的同時，也産生了磁場。電場與磁場可以互相轉化，磁場會生成電場，電場也能生成磁場。
在外部磁場的幹預下，物質内部磁性不再互相抵消，表現方向一緻，物體就展現出磁性，通常所說的磁性材料即指強磁性材料。而用來描述磁場強弱量叫做磁感應強度，國際通用機關為特斯拉，特斯拉越大，磁場越強。
上個世紀，科學家發現磁場對物質的影響與磁場強度成正比，而0.1到1特斯拉強度磁場對物質屬性基本無影響。是以需要研究10到100特斯拉的超強磁場作用下，物質性質改變情況。也就是人們常說的強磁場環境。
強磁場與超高壓，真空等都被認為是極端條件，是現代實體、化學、材料等研究的重要方法。
反重力懸浮青蛙實驗
在海姆工作的奈梅亨大學裡有台超導磁鐵儀器，最大能夠産生 20 特斯拉的磁場。而且這台機器常溫下就能工作，不同于其他的超導磁鐵需要極端低溫條件。
他直接向機器中倒進去水，結果發現了神奇的一幕，水居然懸浮在空中，人群瞬間沸騰。
這是一項重大科學發現，經過研究原來水存在微弱的逆磁效應。在超強磁場的作用下，逆磁性被放大了數萬倍，直接克服了水的重力。後來實驗中青蛙飛了起來，因為青蛙體内含有大量的水，也可以幫助它克服重力。
青蛙反重力試驗更是為了當時空間站訓練提供了靈感，航天局開始采用這種方法創造失重環境，大大提高了宇航員訓練效率。這也論證了人如果進入強磁場也會和試驗青蛙一樣，懸浮在空中。但是人比青蛙重很多，這就需要能産生比青蛙試驗裡磁場強度大很多倍的儀器。
為什麼要研究人進入強磁場？
很多試驗表明，生物所處的磁場對生命活動有影響，而且影響還與磁場大小、強度、均勻度等都有相關。不同的外加磁場對不同的生物作用也各不相同。如果我們能用強磁場幫助研究疾病診治，對于醫療領域來說是全新的方向，前景一片光明。
2019年國際權威機構報道了一場強磁場應用試驗，試驗通過與惡性良性腫瘤小鼠做對比，驗證不同特斯拉級磁場對正常小鼠生理各項名額影響，得出磁場變化對小鼠身體的研究資料。
此項研究初步得出了強磁場對生物安全的界限範圍，對目前醫院強磁場條件下核磁共振掃描器生物安全性有着重要參考意義，對其他醫療儀器的開發拓展也有着非凡的指導意義。
中科院合肥研究院公布了強磁場對生物安全性和神經行為學研究最新成果，通過在試驗發現特定磁場條件能有效緩解小鼠的抑郁症狀，這對克服抑郁症提出了全新的治療角度，目前成果還在進一步論證中。
正如海姆所講的，科學就是要向未知的領域大膽探索，一次大膽的青蛙試驗發現了抗磁性，帶領我們進入了全新的科研領域。
磁場為什麼能夠對青蛙産生力。原來不同的物體在磁場中表現出來的性質是各不相同的，但是大緻可以分成三類，一類叫做順磁質，一類叫做抗磁質，還有一類叫做鐵磁質。舉例來說，鐵和鎳屬于鐵磁質，稀土元素屬于順磁質，至于青蛙，則屬于抗磁質。在磁場中抗磁質物體表現為抗磁性。當青蛙被放到磁場中，青蛙的每個原子都像一個小磁針，外界磁場對這些小磁針作用的結果産生了向上的力，如果磁場的強度适當，這力與青蛙受的重力達到平衡，它們就能懸在空中。
其實融入“懸浮”概念的設計有挺多，MUJI風的“懸浮珠挂鐘”：
OvRcharge的無線充電裝置，包含一個無線充電手機殼和一個磁懸浮底座。殼中安裝的接收器能夠接收來自底座的電力，而磁鐵則會與底座磁力感應，實作懸浮：
LG出的懸浮藍牙音箱PJ9，可以續航十小時，電量耗盡後，會自己降下來充個電：
Richard Clarkson工作室的磁懸浮雲朵燈，可以調節不同的燈光效果，甚至可以仿生雷電彩虹：
布拉格的Kibardindesign公司曾在2013年推過一款名叫“蝙蝠”的懸浮式無線滑鼠，專門為腕管綜合症患者設計，通過添加磁環，讓滑鼠處于懸浮狀态，最大懸浮高度為40毫米，在手的重量試壓下，懸浮高度為10毫米：
強磁場環境下的失重狀态随着載人航天技術的發展，人們對太空環境有了更多的了解，而宇航員在太空中漂浮的景象也讓我們感到非常新奇。但是除了太空環境，還有一種情況也能讓生物體實作失重，那就是強磁場環境。磁場是一種磁力作用所形成的無形的場域，能夠形成磁場一般都需要有磁性的物體之間形成某種互相作用。
在強磁場環境下，磁場會對物質施加一個力，使得順磁性材料受到向磁場方向的推力，而又因為空氣阻力小和品質輕，材料就會在磁場中漂浮起來，實作失重狀态。在實際應用中，順磁性材料的失重狀态可以用于分離藥物和生物分子，也可以應用于高分辨率的磁共振成像技術中。
強磁場環境下的抗磁性材料抗磁性的材料最主要的特征就是磁化強度為負數，與真空環境相比，抗磁性的材料的磁感應強度甚至要更小。當這種材料于其它具有磁場的材料靠近的時候，二者之間會出現互相排斥的現象。抗磁性材料在強磁場環境下不會産生失重狀态，因為它的原子外層隻有偶數數量的電子，彼此之間相對抵消了磁矩，是以也就無法形成磁感應。
強磁場環境下的鐵磁性材料鐵磁性材料的原子具有一定的磁矩，即磁矢量的大小和方向。這種材料在強磁場環境下會受到一個向磁場方向的力，但是由于它的品質比順磁性材料大，而且因為不穩定的磁矩方向會導緻材料旋轉，是以不會像順磁性材料那樣漂浮起來。總結強磁場環境下的失重狀态不僅限于太空環境，順磁性材料也能夠實作失重狀态。
順磁性材料在強磁場環境下會受到向磁場方向的推力，因為空氣阻力小和品質輕，材料就會在磁場中漂浮起來。在實際應用中，順磁性材料的失重狀态可以用于分離藥物和生物分子，也可以應用于高分辨率的磁共振成像技術中。抗磁性材料不會産生失重狀态，因為它的原子外層隻有偶數數量的電子，彼此之間相對抵消了磁矩，也就無法形成磁感應。
鐵磁性材料在強磁場環境下會受到向磁場方向的力，但是由于它的品質比順磁性材料大，而且因為不穩定的磁矩方向會導緻材料旋轉，是以不會像順磁性材料那樣漂浮起來。在實際應用中，強磁場技術已經被廣泛應用于醫學和科學研究中。但是由于強磁場環境對人體健康的影響還需要進一步的研究，是以在使用強磁場技術時需要特别注意安全問題。
未來還需要繼續深入地研究強磁場環境對人體生理和心理的影響。新的實驗表明，生物體可以通過磁懸浮技術實作失重，這一發現可能會對生物醫學領域産生深遠影響。在磁性物質的世界中，有三種不同的磁性，它們是順磁性、抗磁性和鐵磁性。不同類型的磁性材料表現出不同的磁性特征，其中鐵磁性材料是最強的。
目前，反重力技術僅限于微小物體的懸浮，例如反重力蛙。反重力蛙是通過超導磁鐵制造出高達16特斯拉的磁場，将蛙“困”在其中，進而實作了蛙的懸浮。然而，要想讓人懸浮，所需的磁場強度比反重力蛙還要高出數百倍，這是現有技術無法達到的。即使磁場強度達到了要求，實作人的懸浮仍然面臨着各種技術難題。
首先，人的體重遠遠大于蛙，需要更強的磁力才能讓人懸浮。其次，懸浮裝置需要更大的體積和更強的支撐力來支撐人的重量。再次，懸浮裝置需要更高的精度來保證人的穩定性，否則容易出現翻滾等不穩定情況。即便克服了這些技術難題，實作人的懸浮仍然需要耗費巨大的能源。目前，反重力蛙的懸浮也需要消耗大量的電能，如果要實作人的懸浮，則需要更高的電力供應。
這不僅需要更大的發電裝置，還需要更高效的能源轉換技術來将電能轉變為磁能。綜上所述，雖然反重力蛙引發了人們對于反重力技術的遐想，但目前要實作人的懸浮還面臨着諸多技術難題。要想實作反重力人，需要突破許多目前技術的瓶頸，需要更高效的能源轉換技術和更強的磁場制造技術。隻有在這些方面取得突破，才有可能實作讓人們在空中自由飛行的夢想。
反重力技術的發展對于人類的未來會帶來哪些深遠的影響？如果反重力技術真正實作，人類社會将會迎來哪些變革？