顾建文、王洪江、雒伟伟、杨媛、、高俊峰、张莉、刘鑫、王媛、李科、战略支援部队特色医学中心、研究部、航天临床医学科、载人航天医疗队、特勤医学科
磁悬浮现象magnetic suspension是指利用磁场力克服重力使物体悬浮的一种技术。其原理是利用电磁场产生的吸引力或排斥力，使得物体在磁场中受到一个向上或向下的力，从而实现悬浮。当两块磁铁同名端靠近时，它们互相排斥；异名端靠近时，它们就互相吸引。
1922年，德国工程师赫尔曼肯佩尔提出了电磁悬浮原理，人类开始探索研制磁悬浮列车。磁悬浮列车是一种靠磁的吸引力或排斥力来减小摩擦阻力的列车。由于轨道的磁力，列车行进时悬浮在空中，不接触轨道，因此没有与轨道的摩擦阻力，只有空气的阻力。磁悬浮列车的最高速度能够达到500km/h以上，而且可以大大减少噪声，人一们希望它是将来除飞机之外的另一种快速交通工具。
英国科学家安德烈·海姆用青蛙做了一个实验，结果得到了“反重力青蛙”。
悬浮青蛙试验中发现了抗磁性，对现代物理学，材料学，生物科学等方面都有重要意义。试验更是引发了无数人好奇心，青蛙可以飞起来，人是不是也可以？并利用该装置模拟失重环境，进行试验。
磁场究竟是什么？首先需要介绍磁场的概念，物质都带有电子，而电子带负电荷，电子围绕原子核作圆轨道运转，同时电子自旋转形成了磁性。任何物质都具有磁性。
一般情况下物体内部无数个微小原子的磁场方向不同，磁性会互相抵消，所以整个材料对外就不显磁性。
而不同物质接触会导致电子的移动，产生发电现象的同时，也产生了磁场。电场与磁场可以相互转化，磁场会生成电场，电场也能生成磁场。
在外部磁场的干预下，物质内部磁性不再互相抵消，表现方向一致，物体就体现出磁性，通常所说的磁性材料即指强磁性材料。而用来描述磁场强弱量叫做磁感应强度，国际通用单位为特斯拉，特斯拉越大，磁场越强。
上个世纪，科学家发现磁场对物质的影响与磁场强度成正比，而0.1到1特斯拉强度磁场对物质属性基本无影响。因此需要研究10到100特斯拉的超强磁场作用下，物质性质改变情况。也就是人们常说的强磁场环境。
强磁场与超高压，真空等都被认为是极端条件，是现代物理、化学、材料等研究的重要方法。
反重力悬浮青蛙实验
在海姆工作的奈梅亨大学里有台超导磁铁仪器，最大能够产生 20 特斯拉的磁场。而且这台机器常温下就能工作，不同于其他的超导磁铁需要极端低温条件。
他直接向机器中倒进去水，结果发现了神奇的一幕，水居然悬浮在空中，人群瞬间沸腾。
这是一项重大科学发现，经过研究原来水存在微弱的逆磁效应。在超强磁场的作用下，逆磁性被放大了数万倍，直接克服了水的重力。后来实验中青蛙飞了起来，因为青蛙体内含有大量的水，也可以帮助它克服重力。
青蛙反重力试验更是为了当时空间站训练提供了灵感，航天局开始采用这种方法创造失重环境，大大提高了宇航员训练效率。这也论证了人如果进入强磁场也会和试验青蛙一样，悬浮在空中。但是人比青蛙重很多，这就需要能产生比青蛙试验里磁场强度大很多倍的仪器。
为什么要研究人进入强磁场？
很多试验表明，生物所处的磁场对生命活动有影响，而且影响还与磁场大小、强度、均匀度等都有相关。不同的外加磁场对不同的生物作用也各不相同。如果我们能用强磁场帮助研究疾病诊治，对于医疗领域来说是全新的方向，前景一片光明。
2019年国际权威机构报道了一场强磁场应用试验，试验通过与肿瘤小鼠做对比，验证不同特斯拉级磁场对正常小鼠生理各项指标影响，得出磁场变化对小鼠身体的研究数据。
此项研究初步得出了强磁场对生物安全的界限范围，对目前医院强磁场条件下核磁共振扫描仪生物安全性有着重要参考意义，对其他医疗仪器的开发拓展也有着非凡的指导意义。
中科院合肥研究院公布了强磁场对生物安全性和神经行为学研究最新成果，通过在试验发现特定磁场条件能有效缓解小鼠的抑郁症状，这对克服抑郁症提出了全新的治疗角度，目前成果还在进一步论证中。
正如海姆所讲的，科学就是要向未知的领域大胆探索，一次大胆的青蛙试验发现了抗磁性，带领我们进入了全新的科研领域。
磁场为什么能够对青蛙产生力。原来不同的物体在磁场中表现出来的性质是各不相同的，但是大致可以分成三类，一类叫做顺磁质，一类叫做抗磁质，还有一类叫做铁磁质。举例来说，铁和镍属于铁磁质，稀土元素属于顺磁质，至于青蛙，则属于抗磁质。在磁场中抗磁质物体表现为抗磁性。当青蛙被放到磁场中，青蛙的每个原子都像一个小磁针，外界磁场对这些小磁针作用的结果产生了向上的力，如果磁场的强度适当，这力与青蛙受的重力达到平衡，它们就能悬在空中。
其实融入“悬浮”概念的设计有挺多，MUJI风的“悬浮珠挂钟”：
OvRcharge的无线充电设备，包含一个无线充电手机壳和一个磁悬浮底座。壳中安装的接收器能够接收来自底座的电力，而磁铁则会与底座磁力感应，实现悬浮：
LG出的悬浮蓝牙音箱PJ9，可以续航十小时，电量耗尽后，会自己降下来充个电：
Richard Clarkson工作室的磁悬浮云朵灯，可以调节不同的灯光效果，甚至可以仿生雷电彩虹：
布拉格的Kibardindesign公司曾在2013年推过一款名叫“蝙蝠”的悬浮式无线鼠标，专门为腕管综合症患者设计，通过添加磁环，让鼠标处于悬浮状态，最大悬浮高度为40毫米，在手的重量试压下，悬浮高度为10毫米：
强磁场环境下的失重状态随着载人航天技术的发展，人们对太空环境有了更多的了解，而宇航员在太空中漂浮的景象也让我们感到非常新奇。但是除了太空环境，还有一种情况也能让生物体实现失重，那就是强磁场环境。磁场是一种磁力作用所形成的无形的场域，能够形成磁场一般都需要有磁性的物体之间形成某种相互作用。
在强磁场环境下，磁场会对物质施加一个力，使得顺磁性材料受到向磁场方向的推力，而又因为空气阻力小和质量轻，材料就会在磁场中漂浮起来，实现失重状态。在实际应用中，顺磁性材料的失重状态可以用于分离药物和生物分子，也可以应用于高分辨率的磁共振成像技术中。
强磁场环境下的抗磁性材料抗磁性的材料最主要的特征就是磁化强度为负数，与真空环境相比，抗磁性的材料的磁感应强度甚至要更小。当这种材料于其它具有磁场的材料靠近的时候，二者之间会出现相互排斥的现象。抗磁性材料在强磁场环境下不会产生失重状态，因为它的原子外层只有偶数数量的电子，彼此之间相对抵消了磁矩，因此也就无法形成磁感应。
强磁场环境下的铁磁性材料铁磁性材料的原子具有一定的磁矩，即磁矢量的大小和方向。这种材料在强磁场环境下会受到一个向磁场方向的力，但是由于它的质量比顺磁性材料大，而且因为不稳定的磁矩方向会导致材料旋转，所以不会像顺磁性材料那样漂浮起来。总结强磁场环境下的失重状态不仅限于太空环境，顺磁性材料也能够实现失重状态。
顺磁性材料在强磁场环境下会受到向磁场方向的推力，因为空气阻力小和质量轻，材料就会在磁场中漂浮起来。在实际应用中，顺磁性材料的失重状态可以用于分离药物和生物分子，也可以应用于高分辨率的磁共振成像技术中。抗磁性材料不会产生失重状态，因为它的原子外层只有偶数数量的电子，彼此之间相对抵消了磁矩，也就无法形成磁感应。
铁磁性材料在强磁场环境下会受到向磁场方向的力，但是由于它的质量比顺磁性材料大，而且因为不稳定的磁矩方向会导致材料旋转，所以不会像顺磁性材料那样漂浮起来。在实际应用中，强磁场技术已经被广泛应用于医学和科学研究中。但是由于强磁场环境对人体健康的影响还需要进一步的研究，所以在使用强磁场技术时需要特别注意安全问题。
未来还需要继续深入地研究强磁场环境对人体生理和心理的影响。新的实验表明，生物体可以通过磁悬浮技术实现失重，这一发现可能会对生物医学领域产生深远影响。在磁性物质的世界中，有三种不同的磁性，它们是顺磁性、抗磁性和铁磁性。不同类型的磁性材料表现出不同的磁性特征，其中铁磁性材料是最强的。
目前，反重力技术仅限于微小物体的悬浮，例如反重力蛙。反重力蛙是通过超导磁铁制造出高达16特斯拉的磁场，将蛙“困”在其中，从而实现了蛙的悬浮。然而，要想让人悬浮，所需的磁场强度比反重力蛙还要高出数百倍，这是现有技术无法达到的。即使磁场强度达到了要求，实现人的悬浮仍然面临着各种技术难题。
首先，人的体重远远大于蛙，需要更强的磁力才能让人悬浮。其次，悬浮装置需要更大的体积和更强的支撑力来支撑人的重量。再次，悬浮装置需要更高的精度来保证人的稳定性，否则容易出现翻滚等不稳定情况。即便克服了这些技术难题，实现人的悬浮仍然需要耗费巨大的能源。目前，反重力蛙的悬浮也需要消耗大量的电能，如果要实现人的悬浮，则需要更高的电力供应。
这不仅需要更大的发电设备，还需要更高效的能源转换技术来将电能转变为磁能。综上所述，虽然反重力蛙引发了人们对于反重力技术的遐想，但目前要实现人的悬浮还面临着诸多技术难题。要想实现反重力人，需要突破许多目前技术的瓶颈，需要更高效的能源转换技术和更强的磁场制造技术。只有在这些方面取得突破，才有可能实现让人们在空中自由飞行的梦想。
反重力技术的发展对于人类的未来会带来哪些深远的影响？如果反重力技术真正实现，人类社会将会迎来哪些变革？