儘管人們早已經知道，電的基本單位就是元電荷，但是磁的基本單位是磁荷麼？這一點困惑了很久。根據麥克斯韋方程組，磁場是無源場，也就是說不存在獨立的磁荷（即獨立的S極或N極），磁極總是成對出現的。無論你把任何一塊N-S磁鐵斷開，形成的兩塊磁鐵還是分別具有N極和S極，即便對於微觀粒子，它的自旋還是等效於一個帶N極和S極和小磁體。

理論上來說，磁荷又叫做磁單極子，即獨立具有N極或者S極的磁單元。至少在麥克斯韋理論框架下，是不可能出現的。

量子力學建立以後，英國的物理學家狄拉克發展了相對論情況下的量子力學波動方程，透過這個方程他預言了磁單極子的存在。磁單極子在自然界存在很少，這是因為宇宙大爆炸之後正負粒子大量湮滅，殘餘下來的粒子構成了現在的宇宙，而絕大部分磁單極子也此過程中消失了。

直到2009年，德國和法國物理學家在一種自旋冰晶體（鈦酸鏑和鈦酸鈥單晶）中，透過在極低溫下（0.5-2K）加強磁場使得磁單極子分離，觀察到了磁單極子的存在。中子散射的資料清晰地看出磁單極子是分開的。雖然發現的磁單極子只是在固體材料內部並且在某些特定的外在條件下實現，但這讓科學家對探測孤立磁單極子的仍然充滿了濃厚的興趣和希望。需要注意的是，他們發現的磁單極，實際上是固體材料中的一種“準粒子”——即電子相互作用的一種等效表示，並不是人們常規理解的獨立存在的自由粒子。所以，從這個意義上來說，磁單極並沒有嚴格被發現。

目前為止，沒有發現磁單極。

狄拉克在理論上預言過，存在只有一個磁極的粒子，即磁單極子。理論也計算出，在一個足球場那麼大的面積上，每年大約會穿過一個磁單極子。1982年，美國物理學家卡布萊拉設計了一個實驗去尋找磁單極子，找一個超導線圈，如果有一個磁單極子穿過超導線圈，線圈中就會產生電流，因為是超導線圈，故電流會一直存在。他用這種方法後來果然在超導線圈中發現了持續不斷的電流，並且和理論計算出的結果非常吻合。不過他的實驗至今沒有得到重複驗證，科學界目前仍然認為磁單極子未被發現。

如果磁單極子一旦被確認發現，可以非常確定很快就能得諾貝爾獎。發現了磁單極子，目前的電磁理論都要做重大的調整。

英國物理學家保羅·狄拉克早在1931年就利用數學公式預言磁單極子存在於攜帶磁場的管（所謂的狄拉克弦）的末端。當時他認為既然帶有基本電荷的電子在宇宙中存在，那麼理應帶有基本“磁荷”的粒子存在，從而啟發了許多物理學家開始了他們尋找磁單極子的工作。 實際上，到目前為止人類從未發現過單極磁體，但是根據物理公式的計算，單極磁體的存在是可能的，它存在於宇宙中的某處，等待人類去發現。

為什麼沒有單極磁鐵？首先磁是一種場，一種由電子運動產生的閉合場，電子定向運動產生電流，磁場方向與電流方向滿足右手定則。無論電流怎麼變化磁場都是閉合的，磁場是沒有發出端和進入端，所謂的南北極不過是磁體上磁力最大的兩個介面。磁體內部的磁場強度是均勻的。單極的意思就是一端只發出磁場，沒有回到另一端，而是向無限遠發出，就像電場。很明顯，這不可能。想要達到要求，就有修改物理定律，也就是磁場是閉合場的性質。

施鬱

（復旦大學物理學系教授）

磁單極還沒有被發現。

電荷可以有單個的正電荷和負電荷，但是一個磁體總是既有南極，也有北極，沒有單個的南極或者北極，也就是說沒有磁單極。如果你將一個磁鐵截斷，新的端就會是新的極，頗似蚯蚓。 在麥克斯韋方程組中，有一個方程中有電荷，但是方程組中不出現”磁荷”。事實上，空間畫一個閉合曲面，像一個氣球那樣，那麼透過這個面的總的電場的通量就等於這個閉合曲面內的電荷。但是透過這個面的總的磁場的通量等於零!

但是，原則上，磁單極是可以存在的。狄拉克曾經論證只要宇宙中有一個磁單極，電荷就是量子化的。事實上，電荷確實是量子化的。

一些高能物理理論預言在能量很高時，是有磁單極的。

1982年2月14日，即情人節，美國物理學家卡布勒拉的磁單極探測器得到一個磁單極訊號，被稱作情人節事件。但是除了這個情人節事件和特別少的聲稱，一直沒有觀測到磁單極。物理學界普遍認為，磁單極還沒有被發現。

物理學家估計，宇宙中如果有磁單極，那麼也是非常稀少的，是核子數量的10……（28個0）分之一。

宇宙學的暴漲理論的提出當初部分依據就是為了透過宇宙的指數級快速膨脹，保證宇宙中的磁單極這麼少。因為否則的話，宇宙的磁單極就不會這麼少，就會容易觀測到，與事實不符，而且會影響宇宙的膨脹速度和命運。