重力是强相互作用力吗,重力与作用力的关系

首页 > 经验 > 作者:YD1662024-02-17 15:23:00

四种作用力

这项挑战牵涉什么?我们知道,宇宙里有四种基本作用力:重力、电磁力、强相互作用力以及弱相互作用力。前两种力即使相隔距离遥远,我们还是可以感受得到。我们和地球距离越远,受到地球重力的影响就越小,但它还是在。电磁力也是如此。至于后两种力,强相互作用力和弱相互作用力,倒是有所不同。它们只会在非常接近的范围内产生影响——原子的核心部分。

我们以为,重力是四种力之中最强的。从小到大,我们从学习走路、骑脚踏车、双人滑冰中已经培养出对重力的敬畏。我们集中精神,产生有益的恐惧,努力不让自己跌倒。“对重力要心存敬意”的想法早就深深植入我们身体。

我们不太会想到电磁力,除非是玩厨房磁铁和便条纸夹的时候。即使如此,如果问我们哪种作用力最强,大家还是很可能会很大声回答“重力”。不只是因为你对这答案很有信心,而且也怕万一惹重力不高兴,它待会儿可能就会害你摔下楼梯。虽然重力在生活中扮演令人害怕的角色,但事实上,电磁力和交互作用力都比它大得多。即使是“弱”相互作用力也比重力要强。

还记得G先生说过原子核和电子之间的那片空间吗?将电子留在那里的力量是电磁力。虽然带负电的电子狂野成性,喜欢动个不停,但有了电磁力,原子核和电子才会靠在一起。正因为它们靠在一起,才会有原子。如果没有电磁力,就不会有原子、物理和化学课……也就没有宇宙了。

这真的太奇怪了,对吧?我们不如换个方法来搞懂该如何比较电磁力和重力的强度。下次出门旅行,当你往饭店床铺飞扑而去,想试试它牢不牢固的时候(大家都会这么做嘛),请稍微想一下:你为什么不会直接穿过床掉下去?你从房门口就开始助跑,在半空中飞起,你身上的原子(几乎空无一物)撞上床铺的原子(也几乎空无一物)。那么,撞在一块后为什么还能让人很满意地弹起来?为什么你不会穿透床铺掉到地上?同样的道理,你为什么不会穿透脚下的地板?

原子间彼此互斥的电磁力必须为撞击负责。你身体里的原子虽然几乎空无一物,但却无法穿透床铺的原子,因为床铺的原子中带有质子,它们才不想接近你身体里的质子。

在这个例子里,电磁力比重力还要强。原子里几乎空无一物(除了原子核和小不拉叽的电子),但原子之间却以磁力使劲互推,所以你的手不会穿过墙壁或水泥。下一个问题又来了:这些带正电的质子是如何全都挤在原子核里的呢?

碳有六个质子,全都挤在原子核里取暖。如果电磁力那么强,为什么它们不会把彼此推开呢?这下轮到强相互作用力发挥作用啦,它以无比坚定的决心把原子核里的质子与中子紧紧粘在一起。

至于弱相互作用力,正如它的名称,虽然没有强相互作用力那么大,但仍然相当重要。简单来说,它会引起β衰变,所谓的β衰变就是原子核内的中子变成质子,并发射出电子(或它的表亲——正子)的过程。反过来说,把电子抓进原子核里称为“逆β衰变”。不懂这些东西没关系,只要知道,没有弱相互作用力,太阳就无法利用核融合发光。

四种基本作用力当中,强相互作用力是老大,接下来是电磁力,然后是弱相互作用力,最后的最后才是重力。问题的挑战在于我们要找到一个理论——一个万有理论,不仅能帮助我们了解并预测四种作用力中的某一项如何运作,还要弄懂它们是怎么合作的。

直到死前,爱因斯坦都在研究一个统一理论,想把他对电磁力与重力所了解的一切全部整合起来。物理学家至今仍在研究统一理论。目前领先的是弦论,它提出难以想象的小循环和弦,并且在好几个维度中振动。

我们愿意相信真的有这类理论,至少在某个瞬间,也许是宇宙诞生的第一秒,所有作用力都平等共存,而且我们知道这些作用力如今仍彼此纠缠。真是奇怪,我们怎么那么有信心?为什么我们如此确信人类可以弄懂宇宙和它的作用力?我们怎么知道人类的头脑能够解开谜团?我们期待宇宙能给我们一个合理的解释,可是我们的理解力是不是已到了极限呢?就像狗儿盯着割草机看,想了解那是怎么一回事。再说,我们怎么知道何时才算“万有”?今天我们以为的万有理论,说不定会在一百年后变得古怪而过时。

我们继续思考,无法忍住不想。我们受到各种小小的胜利鼓舞:人造卫星、屋内水电配管,以及填满卡士达内馅的甜甜圈。时至今日,我们仍没有一个大一统理论,但至少对真理有一点点理解。

很多人宣称自己已经找到答案,但“就差数学公式”。这好像在说自己绝对能夺得奥斯卡奖,只要写好剧本、找到演员、拍摄、剪辑,除此之外,一切都就绪了。数学公式是需要仔细推敲出来的,并不只是唠唠叨叨地讲一大堆细节。数学是宇宙通用的语言。

正在做很困难的工作时,我们最讨厌有人在一旁说:“好好享受吧。”那些人说得没错,最美好的事情总是发生在通往目标的道路上。我们利用数学不断尝试,不断失败,却在这个过程中变得更聪明,足以制造出晶体管和计算机芯片。在通往完美的途中,仍有许多收获和可以留下的东西。在搞清楚原子为什么有质量、宇宙为什么存在、如何用心电感应点菜外带之前,还有好多需要了解的地方。

栏目热文

文档排行

本站推荐

Copyright © 2018 - 2021 www.yd166.com., All Rights Reserved.