我們的日常生活完全取決於電磁相互作用,你同意這個觀點嗎?

2020-12-18 天文同好樂園

現代物理學告訴我們,大自然是由四種截然不同的力支配的,它們分別是引力、電磁力、強核力和弱核力,正是這四種力在驅動著整個宇宙的運行。物理學又告訴我們,這四種力雖然差異極大,但它們實際上都發揮著極其重要的作用,比如說,引力相互作用使得我們被保持在地球的表面上;強核力(或稱強相互作用)使得原子核聚在一起,要是沒有它,原子就不可能存在,而沒有原子當然也就不可能有我們了。

現在如果讓你做一個選擇,在我們的日常生活中哪一種力對我們的影響最大,你會選擇哪一個?我們首先來分析一下,強核力是我們能夠存在的前提,當然最重要,但在我們的日常生活中你無法感覺到它;弱核力是形成放射線衰變的原因,它對我們日常生活的影響也難以察覺;至於引力,科學已經證明人類可以在低重力環境或無重力環境中生存,那麼剩下的唯一一種力就是電磁力了。

事實上也確實是這樣,電磁相互作用對我們的日常生活影響極大,甚至可以說我們的日常生活完全取決於電磁相互作用。從宏觀上來說,電磁相互作用點亮了我們的城市和街道,計算機、網際網路、電視、無線通信以及各種各樣、五花八門的家用電器使得我們的日常生活更加便利,生活質量得到了極大提升。但是,電磁相互作用對我們的影響絕不僅僅體現在上述方面,從微觀上來說,我們人體知覺的各個方面也都受到電磁相互作用的影響,而這一點只是我們自身意識不到而已。

為什麼這麼說呢?從原理上來說,電磁相互作用實際上是由一種很小的粒子,即「光子」的量子造成的。我們的視覺從何而來?是因為許多光量子落在視網膜分子上,使它們的形狀發生暫時性的變化,這些變化進一步被轉換成電訊號而被我們的人腦所識別,由此產生了視覺。我們的思想和一切外部感覺,就其本質來說都是電的過程,即使是聲音和氣味,同樣也必須被轉換成某種電的形式,然後才能被大腦識別,人體的各種知覺就是這個原理。

這裡可以來舉個例子說明一下,我們就拿製作一張唱片以及欣賞這張唱片時所涉及的全部過程來舉例,這相當有趣。首先,樂曲的內容來自於作曲家腦中的電脈衝,作曲家的大腦又利用電信號來指揮手上的肌肉,然後寫下樂譜。演奏者用眼睛掃描樂譜,樂譜的光量子進入演奏者的視網膜,音符變成一種演奏者大腦能夠準確識別的電信號,大腦又將相應的電信號送到肌肉上,從而將音符變成聲音。

下一步,聲音通過空氣傳播進入話筒,這種裝置再一次將樂曲轉變為電信號。對於製作唱片來說,電信號經放大後送到一塊晶體上,晶體會根據電信號來改變它的形狀,這時樂曲再次被固定下來。當播放這張唱片時,唱針沿著唱片上的細紋運動時,由於細紋對唱針的壓力作用,唱頭中的一塊晶體變不斷地改變形狀,這張形狀的改變又一次將樂曲變為某種電的形式。接下來電脈衝的強度被放大,再通過電線送到擴音器上,擴音器再次將樂曲變為空氣中的聲波,聲波傳送到聽者的人耳,人耳又將聲波轉換為電信號傳送到聽者的大腦,從而重現了作曲家腦中的電信號。

這算不算一個奇蹟?由此我們也可以看出,電磁相互作用是生物之間用來表達自己或者傳遞信息的最基本的相互作用方式,說我們的日常生活完全取決於電磁相互作用應該不為過吧?您認為呢?

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