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1 # 加點藍吧
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2 # 魅力科學君
自然界中總共有四種基本力,分別是:強相互作用力、弱相互作用力、電磁力和引力。對於“引力是最重要的”這種說法,本人不敢苟同,因為對於我們來講,這些力都是非常重要的,正是有了這些基本力的存在,我們所處的宇宙才得以有條不紊的執行。今天我們就來科普一下方面的知識,由於很多人都對弱相互作用力不是很瞭解,因此本文著重以通俗易懂的方式來介紹弱相互作用力。
弱得離譜的引力
按照從強到弱的排列,它們的順序依次是:強相互作用力、電磁力、弱相互作用力、引力,與其他三種力相比,引力顯得非常的另類-它實在是太弱了。
一個簡單的例子就可以說明,我們把一顆鐵質的回形針放在地上,由於受到地球引力的作用,這時這顆回形針就緊緊的貼在地面上了。現在我們用一小塊磁鐵從上方靠近這顆回形針,當磁鐵與回形針的距離縮短到一定的距離的時候,我們就可以看到回形針直接掙脫了地心引力,投入了磁鐵的懷抱。也就是說,一塊小小的磁鐵產生的電磁力,就比整個地球產生的引力還要強!
因為引力的可疊加性,質量越大的物體其引力就越大,所以引力通常都是表面在宏觀的層面,因此雖然引力弱得驚人,但是它卻是構成宇宙中的日月星辰的關鍵。
強相互作用力
在自然界裡除了氫原子,其他的原子核裡都擁有兩個以上的質子的。而質子是帶正電的,因為同極相斥,所以如果要將兩個質子緊緊挨在一起,就必須要克服質子之間巨大的排斥力。強相互作用力就是起的這個作用,它將原子核內的質子和中子緊緊的束縛在一起。而從更微觀的角度來看,強相互作用力是將組成質子和中子的夸克拉攏在一起。
因此我們可以看出,強相互作用力比電磁力強,事實上強相互作用力是自然界最強的力。如果沒有強相互作用力,宇宙中連最基本的原子核都無法形成,我們的世界將蕩然無存。
無處不在的電磁力
電磁力是電力和磁力的總稱,它是指基本粒子在電荷、電流和磁場的相互作用下產生的力。在我們日常生活中的很多力如摩擦力、支撐力、彈力……等等等等,歸根結底都是電磁力的作用。如果沒有電磁力……大家可以自行想象。
弱相互作用力
大家都知道原子由質子、中子和電子構成,其中質子帶正電,電子帶負電,中子不帶電。一個原子要保持穩定,就必須要呈電中性(正負電荷平衡),也就是說有多少個質子就應該有多少個電子,否則的話原子就會帶電,從而變得很不穩定。
事實上,自然界裡所有的原子都是趨向於電中性的,我們來看一看原子是怎麼做到的。當原子內的電子比質子少的時候,通常情況下原子核內的結構就會出現變化,其具體表現為原子核內的少部分質子會轉變為中子,並同時釋放出電子和中微子。簡單的講就是原子給自己減少了質子,並同時增加了電子,從面達到原子的電中性,由於釋放出的電子是帶負電的,所以這個過程我們稱之為“負β衰變”。
以上過程是可逆的,當電子比質子多的時候,原子核內的質子就會轉變成中子,並釋放出正電子和中微子,相應的這個過程被稱之為“正β衰變”。需要注意的是,正電子是反粒子,它會與原子核外的電子發生湮滅,其結果就是產生出一對γ光子,這就是太陽發光的原理。
而控制β衰變的,就是弱相互作用力,關於弱相互作用力是怎麼運作的,這裡我們簡單講一下。根據粒子物理學的標準模型,中子和質子都是由上夸克和下夸克組成,其中質子由一個下夸克和兩個上夸克構成,中子則是由兩個下夸克和一個上夸克構成。因此,只要改變中子和質子中的上、下夸克的數量,就可以實現它們之間的互相轉變。而弱相互作用力是自然界唯一可以使上、下夸克互相轉變的力,這有個專門的名稱,叫做“夸克味變”。
所以說弱相互作用力對我們也非常重要,如果沒有它,宇宙中所有的恆星都將不會發光,而我們將生活在一個黑暗的、充滿各種不穩定因素的世界裡!
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3 # 太空科學站
宇宙中存在著四大基本作用力,它們分別是強力弱了電磁力和引力,這些基本作用力就像宇宙大廈的主體框架一樣,而基本粒子就是這些框架上的磚磚瓦瓦,可以說正是在基本作用力和基本粒子的共同努力下,宇宙才成了宇宙我們才成了我們。
現如今粒子物理學標準模型已經將強力弱力和電磁力統一到一個框架內了,但引力卻始終作為一個“異類”格格不入。
提起引力想必大家都不會陌生,然而引力雖然“萬有”卻只決定宇宙天體之間的相互作用,日常生活中的我們除了地心引力外很難體會到引力的存在,因此引力和其他三種基本力比起來確實比較弱。
平心而論四大基本作用力之前沒有什麼高下之分,它們都是宇宙不可或缺的一部分,只不過如果沒有引力的話宇宙間的粒子就不會組成星雲進而坍縮成恆星,也不會讓恆星產生產生超新星爆發從而產生重元素,沒有重元素的結果就是沒有我們人類。
引力是四大基本作用力中比較宏觀的力,從星球執行到恆星坍縮背後都是引力在起作用,但我還是要說“四大基本作用力缺一不可,引力只是相對較弱”
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4 # 貓先生內涵科普
引力雖弱,但的確是最重要的,因為大家整天喊著的跨越高維度宇宙,引力就是關鍵的鑰匙。可以這樣說,引力關係著人類文明未來的生死存亡。
四種基本力的由來牛頓之前,可沒有四種基本力這種說法,這還得回顧一下物理學小小的發展歷史。
物理學從伽利略牛頓開始,最後由麥克斯韋把電學和磁學合二為一,把當時所有理論歸於一統。這就是“經典物理學”,也是物理學的黃金時代。
後來世事難料,愛因斯坦帶著一幫熱血青年,藉著“兩朵烏雲”把經典物理匡莊大道,硬生生撕裂為兩條岔路:量子力學和相對論,這就是“現代物理學”的起點。
於是,又一個新的傳說興起——只要統一了“四大基本力”,就能重回物理學黃金時代——帶頭者也將封神。
四大基本力,簡單來說就是:電磁力、弱力、強力、引力,據說這四個傢伙包含了宇宙間一切作用關係。
楊振寧的貢獻量子力學一眾猛人,波爾、海森堡、狄拉克之後,量子論的大道上最耀眼的明星就是楊振寧。
老楊左手先來一個“楊-米爾斯理論”,右手再來“宇稱不守恆”的慢動作,唱出一首驚才豔絕的“規範場論”,一舉解決電磁力和弱力統一,史稱“電弱統一”。
這就有點意思了,雖然不能算重回黃金時代,稱作白銀時代的曙光也不為過。於是大家一路跟隨老楊的步伐,整出了標準粒子模型,把粒子之間的強力、弱力、電磁力這三種作用關係都弄明白了,三力合一。現代物理似乎又回到了傳說中黃金時代的邊緣,一步之遙,就差引力了。
難纏的引力三力合一後,物質的本質是什麼?基本就可以揭開謎底了,剩下的工作就是等待未來的愛迪生、達芬奇、特斯拉他們來玩出新花樣,把應用科技落地即可。
可是人類得飛向星辰大海,就得弄懂宇宙的本質是什麼!這個就必須四力合一,把引力也納入其中。無奈,引力現在的解釋權歸愛因斯坦的相對論所有,根據小愛的理論,大家目前只能調調原子鐘,矯正一下GPS衛星而已,情況相當苦逼。
引力的未來就是人類的未來目前能把引力納入體系,講通透的只有超弦理論和M理論。我摘抄一段大家品個味道:
物理學家米奇奧·卡庫是這樣從超弦理論的角度來解釋宇宙的結構的:順時針方向的振動存在於一個10維空間。逆時針方向的振動存在於一個26維的空間,其中有16維已經被壓實了。(在卡魯扎原先的5維空間裡,第5維被捲成一個圈,已經給壓實了。)
感覺跟街邊算命先生的術語有一拼,但高能物理學家,特別是中國王貽芳等專家感覺是信了,不管你信不信。所以打算掏個3000來億人民幣,燒個超超超大型粒子對撞機,好好玩玩希格斯上帝粒子,看看能否幸運的遇到超對稱粒子,一舉封神。
但本貓覺得不靠譜,我是堅定的緩建派。
但是,引力是目前為止我們這種三維空間生物超越時空的唯一希望。因為即使面對黑洞,引力仍一如既往向外傳播,這是人類突破時空壁壘的關鍵鑰匙!
結語太陽有時盡,地球終需棄。
拿下引力,四力合一之時,就是人類進入星辰大海宇宙之日!
我充滿期待!
我是貓先生,感謝閱讀!
回覆列表
引力是如此重要,沒有引力人類不會被束縛於地面,十級颱風不能把人吹走。沒有引力就沒有太陽系,也不會存在超大質量黑洞。
隨著量子力學的發展,該理論提出的引力場概念,至今仍未能與廣義相對論獲得統一。該理論提出引力子的猜想,目前仍無法獲得證實。由此看來,儘管引力如此重要,但要取得對它的正確認識,還要有很長的路要走。請指正。