宇宙存在的規則——萬有引力、電磁力、弱力和強力四種基本力

2020-10-19 舒老師的教育天地

宇宙創生了，為什麼是現在這個樣子而不是其他模樣？這個問題目前世界上還沒有人能夠回答。

我們只能說，宇宙創生了，規則就創生了，我們無法回答規則從哪裡來的，為什麼是這樣的規則。但是，我們人類經過研究，可以發現和描述宇宙已經存在的一些規則了，其中，宇宙最重要的一個規則就是——力。

目前研究結論認為：宇宙中只有四種基本力，分別是萬有引力、電磁力、弱力和強力，這四種力構成了宇宙的基本形態和發展，宇宙的千變萬化是由這四種力操縱的。

1.萬有引力

偉大的牛頓發現並描述了我們人類最熟悉，但是其實也陌生的萬有引力：兩個物體之間的萬有引力與兩個物體的質量成正比，與他們之間的距離成反比。

需要注意的是，萬有引力是引力，不是斥力，而且該力與物體速度大小沒有關係。其他力則可能與物體速度存在一定關係。

萬有引力的來源是什麼呢？是兩個物體的質量產生的。

牛頓第一次實現了天上的力與地球上的統一，首次實現了力的大統一，奠定了其在科學歷史上無與倫比的崇高地位。

2.電磁力

相對於我們生活中比較容易感覺到的引力相比，電磁力顯得神秘得多，看不見、摸不著。但是人類還是捕捉到了它的存在，並很好的揭開了它的神秘面紗。

偉大的的麥克斯韋實現了電力和磁力的統一，實現了一次科學大飛躍。

電力和磁力統稱電磁力：運動的電荷相互間除了有電力作用外，還有磁力的相互作用，光子是傳遞電磁力的媒介。磁力實際上是電力的一種表現。

我們生活中遇到的大部分力是電磁力的表現，比如沙發的彈力。

麥克斯韋方程組

3.強力

強力是存在於核子之間的一種短程力，離開一定距離，強力就消失了。依靠這種強核力，把原子緊密的連接在一起。

4.弱力

弱力只作用於電子、夸克層子、中微子（微中子）等費米子。大物理學家費米揭示了弱力的一些特性和規則，該力要比電磁力弱10的11次方倍，但比萬有引力要強得多。但是到目前為止，人類對於弱力的了解還不充分。還不能說明該力的作用範圍有多大，但可以肯定該力是作用距離最短的一種力，制約著放射性現象，而它對諸如光子、引子等玻色子不起作用。

宇宙間四種基本力的強度大小由大到小的排序:強相互作用力、電磁力、弱相互力、萬有引力。

聲明：本文圖片來自網絡

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  • 極簡說明強力和弱力
    我們這個宇宙中存在四種力，分別是，強力，弱力，電磁力和引力。電磁力好理解，你拿把尺子摩擦一下頭髮就能吸起紙屑，這就是電磁力。引力也好懂，地球圍繞著太陽轉就是靠萬有引力。強力跟弱力都是原子層面的力，我們都知道的原子由原子核和電子構成，原子核裡是質子和中子。強力就是把質子和中子拴在一起，不讓原子核散架的力，要讓質子和中子乖乖的待在那麼小的一個空間裡不嫌棄對方，一定要有一個力去克服這個排斥力，這個力就是強力。
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  • 四種基本力量電磁力,強力,弱力,引力
    四種基本力量:電磁力，強力，弱力，引力。而愛因斯坦認為，最基本的力量可以用經典力學來描述，即所謂的經典場。而量子力學的基本問題是否與經典力學完全相同？因此量子力學的矛盾在於根本沒有給出電子能量和運動速度之間直接的一一對應關係。問題又回到經典力學上了。實際上，量子力學的一些基本原理，比如共動量、不變原理等是歐拉引入了能量子。後來庫恩擴展了能量子，不共動量出現在量子場論。為什麼電力是量子的？
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    引力雖然是四種基本作用力中最弱的，但是引力的作用範圍無限遠，而且可以無限疊加，這使得引力控制著宇宙中大尺度的宏觀物質運動。四種基本力在物理學中，物質間的相互作用可以解釋一切和物質有關的物理現象，目前人類一共發現了四種相互作用，或者說是基本力，它們分別是：強相互作用、弱相互作用、電磁相互作用和萬有引力相互作用。
  • 普林斯頓大學物理系學霸對四種基本力的介紹
    >我們每天經歷的所有力都可以歸結為四個基本的力：引力、弱核力、強核力和電磁力，它們支配著宇宙中發生的一切。雖然萬有引力將行星、恆星、太陽系甚至星系聚集在一起，但它卻是最弱的基本力，尤其是在分子和原子尺度上。把一個物體從地上提起來或者往上跳等動作都在抵消整個地球的引力。在分子和原子水平上，引力相對其他基本力來說幾乎沒有影響。
  • 自然界中四種基本力
    大自然中有四種不同的「力」，除了最廣為人知的引力和電磁力之外，還有兩種是「強力」和「弱力」，這四種目前發現的基本作用力，宇宙中已知的一切，都由它們主宰。引力相互作用作用，在宇宙的大尺度上無處不在，它是刻畫星體運動的基本規律，比如大家熟知的太陽、地球和月亮之間的關係；當然，從大的行星運行到微小的蘋果墜落，引力之存在，與生活息息相關。
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    先簡單說說四種基本力。自從牛頓發現了萬有引力定律，隨著科學研究的深入，發現這個世界的一切不外乎受四種力的約束，即萬有引力、電磁作用力、強力、弱力。萬用引力和電磁作用力我們每天都接觸到，更多是表現在宏觀方面。如天體運動和演化、航天發射都是遵循萬有引力規律，根據這個規律，才能夠了解宇宙天體運動和讓太空飛行器脫離地球引力；而電磁作用力表現在我們日常生活的一切方面，光和電、彈力、機械力、摩擦力、磁力、阻力、壓力、拉力、斥力等等都屬於電磁作用力的範疇。
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    ：強力、弱力、電磁力和萬有引力。強力和弱力起作用的尺度很小，只在原子核內部起作用。距離只要稍遠一點，這兩種力就會衰減得無影無蹤，因此在宏觀世界無法感受到它們的影響。電磁力跟強力和弱力一樣，在微觀世界發揮作用。但是它的作用範圍比強力、弱力稍遠一些，主要發生在原子核與電子之間。
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    儘管看上去花樣繁多，但我們日常經歷的所有力都可以歸結成四種基本力：引力、弱力、電磁力、以及強核力。這些便是自然界的四種基本作用力，宇宙中發生的一切都由它們主宰。弱力弱力又叫弱核相互作用，與粒子衰變有關。衰變是指一種類型的亞原子粒子轉變成另一類型，例如，一個靠近中子的中微子能夠將該中子轉變為質子，同時自身轉變成電子。物理學家通過玻色子的交換來描述這種相互作用過程。玻色子是一種攜帶著力的粒子。特定類型的玻色子分別對應著弱力、電磁力和強力。
  • 基本作用力有:引力、電磁力,你還知道什麼「力」?
    兩個小球相撞，雖然兩個小球各自的運動狀態都改變了，可是從整個系統的角度來看，兩個小球仍然符合動量守恆，其實並沒有什麼「力」摻和在這起小球相撞事件中，只不過是「速度」從一個小球轉移到了另外一個小球身上。宇宙中的第一種基本的力是萬有引力。
  • 弱力和強力,來自微觀世界的神秘力量
    上一篇文章《引力和電磁力，與人類生活密切相關的兩種力》，簡單介紹了一下引力和電磁力，下面咱們接著來介紹弱力和強力。弱力和強力是產生在微觀領域的相互作用，作用效果在微觀層面才能觀察到。兩者都屬於短程力，屬亞原子粒子間的相互作用。弱力弱力是4種基本力中第三強的力，比電磁力要弱很多，強度約相當於電磁力的十億分之一。弱力的作用距離比強力短，作用範圍大約在10^-18米之內，是4種基本力中作用距離最短的力。
  • 在四種基本作用力中最重要的是萬有引力嗎,你怎麼看?
    現在科學家們發現世界上所有的現象都離不開四種基本作用力，這四種作用力都重要，每種力都有其勢力範圍，各管一攤，缺一不可。缺了誰這個世界都會崩塌。因此這四種基本力就是撐起世界的四根頂梁柱，都至關重要，不存在哪一種更重要的問題。
  • 為什麼物理學追求四種基本力的統一?
    自從科學誕生之日起，科學家就一直走在統一的道路上，牛頓統一了天上地下的物體運動規律，麥克斯韋統一了電和磁，愛因斯坦統一了時間和空間，質量和能量，楊振寧統一了電磁力與弱核力；統一場論是物理學的終極夢想，如果誰真的能統一四種基本力，那麼他的功績是絕對是前所未有的。
  • 強力、弱力微觀世界的支配者，離開它們太陽都會熄滅
    在我們宇宙中有四種基本力，即引力、電磁力、強力、弱力。引力，這好理解。月球繞著地球轉，地球繞著太陽轉，這都是引力在起作用。樹上的蘋果因為地球引力掉落下來砸到了牛頓的頭上，於是萬有引力理論誕生了。電磁力，對於我們來說，肯定就是小時候玩磁鐵是對它最直觀的認識了。其實我們生活中，絕大部分的現象都是電磁力在起作用。我用手推開一個箱子。
  • 引力不是四種基本力中最弱的嗎,為什麼感覺是最重要的呢?
    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。