电荷和磁铁会像引力源一样扭曲空间吗？

犹他州立大学物理学教授，引力和数学物理研究员查尔斯·托雷提供了这个答案

电荷和磁铁确实“扭曲空间”，但这发生在几个层面上。

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首先，介绍一下背景。 根据当前关于引力的最佳理论，即阿尔伯特·爱因斯坦著名的广义相对论，引力场代表时空的曲率，而不是对时空的扭曲。 任何携带能量、动量和压力的东西都是引力场的来源，也就是时空的曲率。

电荷和磁铁是某些类型物质的表现形式，尤其是电子。 由于物质携带能量（通过爱因斯坦著名的能量与质量乘以光速平方的关系），因此这些物体将具有引力场，因此它们会扭曲时空。 因此，电荷或磁铁扭曲时空的一种方式是凭借其物质。 这个答案听起来可能不太令人印象深刻，但还有更多内容……

您看，电磁场本身也携带能量（以及动量和压力）。 电磁场携带的能量密度可以通过将电场强度的平方加上磁场强度的平方来计算。 再举一个例子，一束光（例如，由激光产生）由电磁场组成，它会对带电粒子施加力。 因此，电磁场携带动量。 因为电磁场包含能量、动量等等，所以它会产生自己的引力场。 这种引力场除了电荷或磁铁的物质产生的引力场之外。

电荷的引力（或时空曲率）效应的一个简单例子出现在爱因斯坦引力场方程的“Reissner-Nordstrom”解中。 该解描述了具有非零净电荷的球形物体外部的引力场。 （描述净电荷为零的特殊情况的解是引力场方程的著名“史瓦西解”。） 从Reissner-Nordstrom解可以清楚地看出，球对称物体的引力场中测试粒子的运动取决于物体是否带电。 正如史瓦西解可以扩展到描述著名的“黑洞”现象一样，Reissner-Nordstrom解也可以扩展到描述“带电黑洞”。 对于带电黑洞，黑洞的引力场包括由于电场存在而产生的贡献。

我不知道（并且我怀疑）引力理论的这一方面（即电磁场产生引力场）是否已通过实验直接验证。 困难在于，实验室中产生的典型电磁场产生的引力场预计非常非常弱。 寻找电磁场引起的引力效应的更好地方是在携带显着净电荷的天体物理物体中。 不幸的是，据我所知，预计此类物体很难找到。 因此，虽然根据理论对这个问题的答案肯定是“是”，但这种效应的实验状态似乎有些开放。

如果您想阅读更多关于这些想法的信息，您可以尝试罗伯特·沃尔德 (Robert Wald) 撰写的Space, Time, and Gravity（芝加哥大学出版社，1992 年）。 本书的目标读者是非专业人士。 对于更详细的数学处理，您可以查阅任何关于广义相对论的文本。