自然界的四种基本力
基本力
物理学术语
目录
01 组成及特征03 二、磁力02 一、引力 04 三、强力
05 四、弱力
07 标准模型
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06 弱电统一理论
尽管力的种类多种多样,但是近代科学已经证明,自然界中只存在四种基本的力(或称相互作用)其他的力 都是这四种力的不同表现。这四种力是:引力、电磁相互作用力、弱相互作用力、强相互作用力。
三、强力
强子之间的距离超过约10-15m时,强力就可以变得很小而忽略不计;小于10-15m时,强力占主要的支配地位, 而且直到距离减小到大约0.4×10-15m时它都表现为吸引力,距离再减小,则强力就表现为斥力。
四、弱力
弱力也是各种粒子之间的一种相互作用,但仅在粒子间的某些反应(如β衰变)中才显示出它的重要性。弱 力是以W+,W-,Z0等叫做中间玻色子的粒子作为传递媒介的。 它的力程比强力还要短,而且力很弱。两个相邻的 质子之间的弱力大约仅有10-2N。
和组合成两种带电的中间矢量玻色子场和,它们和带电粒子构成的弱带电流相耦合;和组合成电磁场和弱中 性场即中性中间矢量玻色子场,它们和弱带电流以及由中性粒子构成的弱中性流相耦合。 电磁场、带电中间玻 色子场和弱中性场的量子,依次是可观察的传递电磁相互作用的光子γ、传递弱相互作用的带电中间玻色子、和 中性中间玻色子。
场的能量最低的状态称为基态,所有在一定范围的空间中互相重叠的场都处于基态时,对应于该空间范围的 物理真空,它不表现任何释放能量的物理效应。 1964年,英国物理学家希格斯在量子场论中引入真空对称性自 发破缺的概念:希格斯场的场量为零时,其能量并不最小;场量取某一不为零的量值时,场能最小。
标准模型
标准模型是描述强力、弱力及电磁力这3种基本力及组成所有物质的基本粒子的理论。标准模型根据自旋将粒 子分为费米子(包括夸克与轻子)和玻色子(包括胶子、光子、W粒子、Z粒子、希格斯粒子)两大类,根据标准 模型的预言,这两大类粒子共有61个。除了希格斯粒子外,其他粒子均已得到实验数据的支持和验证。
四大力是哪四大
四大力是哪四大
四大力,即自然界的4种基本力,它们包括:强核力、弱核力、电磁力以及引力。
1、强力:强相互作用时的力,主要有原子核核子间的作用力、组成核子的夸克等一些相关的力,核力的作用力程是很短的,在飞米量级;但也有报道说有长程的强力作用。
2、弱作用力:弱相互作用中的作用力是强子和轻子之间的作用力。
例如,β衰变中的力就是短程力。
3、电磁力:由静电力产生的力;库仑力、磁力等,是一种长期力。
4、万有引力:质量之间的力,方向是万有引力,远距离的力。
物理学的四个力
物理学中的四大基本力是引力、电磁相互作用力、弱相互作用力、强相互作用力。
1、引力:指存在于任何两个物质质点之间的吸引力。
2、电磁相互作用力:指带电的粒子或带电的宏观物体间的作用力。
3、弱相互作用力:仅在粒子间的某些反应(如β衰变)中才显示出它的重要性,力程比强力还要短,而且力很弱。
4、强相互作用力:存在于质子、中子、介子等强子之间的作用力称为强力。
物理:
物理学是研究物质最一般的运动规律和物质基本结构的学科。
作为自然科学的带头学科,物理学研究大至宇宙,小至基本粒子等一切物质最基本的运动形式和规律,因此成为其他各自然科学学科的研究基础。
物理学起始于伽利略和牛顿的年代,它已经成为一门有众多分支的基础科学。
物理学是一门实验科学,也是一门崇尚理性、重视逻辑推理的科学。
物理学充分用数学作为自己的工作语言,它是当今最精密的一门自然科学学科。
高一四种相互作用力
万有引力,电磁力,强相互作用力,弱相互作用力的大小强力>电磁力>弱力>引力四种基本相互作用2010-03-13 21:19牛顿在他的著作《自然哲学的数学原理》前言中写道:“我奉献这一作品,作为哲学的数学原理,因为哲学中的全部责任似乎在于──从运动的现象去研究自然界中的力,然后从这些力去说明其他现象。
”牛顿本人正是实践这样思路的先驱,他在发表三个运动定律的同时,发表了万有引力定律。
牛顿以后的三百年来,物理学家们从各种自然现象中,寻找支配这些运动现象的力。
目前,物理学界公认,自然界存在四种基本的相互作用:万有引力(简称引力)、电磁力、强相互作用和弱相互作用。
在宏观世界里,能显示其作用的只有两种:引力和电磁力。
引力是所有物体之间都存在的一种相互作用。
由于引力常量G很小,因此对于通常大小的物体,它们之间的引力非常微弱,在一般的物体之间存在的万有引力常被忽略不计。
但是,对于一个具有极大质量的天体,引力成为决定天体之间以及天体与物体之间的主要作用。
例如,地球对于它表面上的一般物体的引力,决定了物体的自由下落和抛体运动的规律。
引力对于天体、人造地球卫星或关闭动力后的航天器的运动,起主宰作用。
电磁相互作用包括静止电荷之间以及运动电荷之间的相互作用。
两个点电荷之间的相互作用规律是19世纪法国物理学家库仑发现的。
运动着的带电粒子之间,除存在库仑静电力作用外,还存在磁力(洛伦兹力)的相互作用。
根据麦克斯韦电磁理论和狭义相对论,电和磁是密切相关的,是统一的。
在一个参考系中观察到的磁力可以和另一个参考系中观察到的库仑力联系起来,因此,电力、磁力统一为电磁相互作用。
引力、电磁力能在宏观世界里显示其作用。
这两种力是长程力,从理论上说,它们的作用范围是无限的。
但是,电磁力与引力相比,要弱得多。
宏观物体之间的相互作用,除引力外,所有接触力都是大量原子、分子之间电磁相互作用的宏观表现。
弱相互作用和强相互作用是短程力。
浅析自然界的四大基本力
浅析自然界的四大基本力作者:韩晨旭来源:《科学与财富》2018年第07期摘要:自然界的四大基本力包括万有引力、电磁相互作用力、弱相互作用力、强相互作用力,这些作用力有一个共同之处,那就是存在一定的领域中,这个领域成为场。
四大基本力是物理力学体系中最基础的内容,任何对物理力学的认知以及对知识框架和体系的构建都需要深入了解和研究这四大基本力。
许多高中生对力的概念和原理一知半解,不知从何下手,无法构建力学的知识框架和体系,也就难以提高自身的物理水平。
事实上,他们必须要对这些书本上没有提及的概念作一个详细的了解,结合自己的理解和认知弄清楚力的本质。
文章基于高中生的视角,以全面化客观化的角度思考问题,对自然界的四大基本力作一个浅析。
关键词:自然界;四大基本力;高中生视角;力的原理自然界四大基本力的强度从低到高排序分别为万有引力,弱力,电磁力强力。
根据科学研究成果将这些基本力的相对强度用数值表示:假设万有引力为1,则弱力为1025、电磁力为1036、强力为1038。
这些基本力相差极其悬殊,是宇宙中广泛存在的力,也是最基本的力的形势,事实上这些力都不能够再拆分或是简化为其他形势的力,具有唯一性。
一、自然界四大基本力的定义与概念整个物理学史上,物理学家们对于力学的研究可谓是相当狂热,“‘力’和‘力的原理’究竟是什么”是物理学家们一直致力于弄懂的永恒课题。
遗憾的是,尽管牛顿力学体系和经典力学体系建立以来,人们对力的研究和认知达到了一个新的高度,却也还有许多问题未能够得到有效解决。
物理学家们想要解决这些问题,主张通过进一步深入了解这四种自然界的基本力,通过对这些概念和性质以及相关原理进一步了解,得出更具有价值的物理力学研究成果。
自然四大基本力的定义和概念较多,以下无法一一详尽,只能分为四个部分作为分析以供参考:1.强相互作用力。
强相互作用力也被称之为“强力”或者“强核力”,其基本力的作用强度最强,作用距离最短,是维系微观世界平衡的一种重要作用力。
自然界的四种基本力
自然界的四种基本力力是自然科学理论大厦的基石;力的发现和力学理论的建立,是自然科学从幼稚走向成熟的重要标志。
在牛顿以前,古希腊科学家解释自然现象的理论框架是"和谐"。
譬如,地球为什么是球形的?行星为什么作圆周运动?他们认为,球形和圆周运动最匀称、最饱满、最稳定,即最和谐。
所以,找到了和谐,也就找到了满意的答案。
在牛顿以后,科学家则用力的框架代替了和谐框架。
今天,科学家对自然现象的解释就是致力于寻找隐藏在现象背后的作用力,找到了作用力,也就等于找到了现象存在的原因。
显然,力的框架与和谐的框架相比具有明显的优越性。
它不仅可以精确地解释许多以前无法解决的难题,而且还能准确地预见许多自然现象。
今天,当我们用力的观点考察世界时发现,在自然界中,物质的运动无不受力的支配。
无论是物理运动、机械运动、化学运动,还是生物运动,都离不开力的作用。
强相互作用力、弱相互作用力、电磁力和万有引力支配着宇宙的一切运动。
同时,正如科学家们所言,科学理论的诠释之箭只有指向力学才是最基本的、最令人信服的。
因此,从研究各种自然力开始,并着手寻找它在生物系统和社会系统中的可能表现形式,就有可能找到物质系统与生物系统和社会系统之间的某种联系,发现存在于生物系统和社会系统中的新的作用力。
倘若如此,社会科学就有可能如同自然科学一样有一个坚实的基石,并最终实现与自然科学的联姻或统一。
从原子到美洲豹,从细菌到你我他,从鲜花到牛粪尿,从爱因斯坦的大脑到花岗岩,所有这些存在物虽然表现出的结构、形态和运动各不相同,但是从本质上讲,它们都是由自然界四种基本作用力所编制的"实体"。
因此,五彩缤纷的世界背后,蕴藏着一种令人难以置信的简单韵律~四种基本相互作用力在编制世界的过程中,分别统管着不同的层次和范围,各有职责,各尽其力。
它们既有共同点,也有不同点。
共同点是它们都有作用源,都有传递相互作用的"媒介"粒子。
物理学中的自然界力和运动规律
物理学中的自然界力和运动规律一、自然界力1.重力:地球对物体产生的吸引力,与物体的质量成正比,与物体与地心的距离的平方成反比。
2.弹力:物体由于形变产生的力,作用于使其形变恢复的方向。
3.摩擦力:两个互相接触的物体,在相对运动时产生的一种阻碍相对运动的力。
4.磁力:磁体对磁性物质产生的吸引力,以及磁体之间由于磁场相互作用产生的力。
5.电力:带电体之间由于电荷相互作用产生的力。
6.核力:原子核内部,质子之间相互作用的力。
二、运动规律1.牛顿第一定律(惯性定律):物体在没有外力作用时,保持静止状态或匀速直线运动状态。
2.牛顿第二定律(动力定律):物体的加速度与作用在其上的外力成正比,与物体的质量成反比,加速度的方向与外力的方向相同。
3.牛顿第三定律(作用与反作用定律):任何两个物体之间的相互作用力,都是大小相等、方向相反的一对力。
4.伽利略自由落体定律:在同一地点,不考虑空气阻力的情况下,所有物体自由下落的加速度相同。
5.开普勒定律:描述行星绕太阳运动的规律,包括椭圆轨道定律、面积速率定律和调和定律。
6.角动量守恒定律:在没有外力作用的情况下,物体的角动量保持不变。
7.能量守恒定律:在任何一个封闭系统中,能量不会凭空产生也不会凭空消失,只会从一种形式转化为另一种形式,系统的总能量始终保持不变。
8.动量守恒定律:在没有外力作用的情况下,系统的总动量保持不变。
这份文档概括了物理学中自然界力和运动规律的相关知识点,希望对您的学习有所帮助。
如有其他问题,请随时提问。
习题及方法:1.习题:一个物体质量为2kg,受到一个大小为10N的力作用,求物体的加速度。
解题方法:根据牛顿第二定律,F=ma,将已知数值代入公式,a=F/m=10N/2kg=5m/s²。
答案:物体的加速度为5m/s²。
2.习题:一个静止的物体受到一个大小为15N的水平力和一个大小为10N的竖直向上力的作用,求物体的最大加速度。
力学中常见的力
若F > ( 1+2) (mA+mB) g , 则A、B之间必定
出现相对滑动。
16
解: (1) 根据题意, 取物体和绳子为隔离体,分析其
受力情况并画出受力图:
N
a
Ns
a
M T0
T0
Mg
mg
F
T0 = T0,作用力和反作用力 ;绳子不可伸长,
物体的加速度a 必定等于绳子的加速度a 。 10
建立坐标系, 取绳子与物体的接触点为坐标原
点O, x轴沿绳子水平向右, y轴竖直向上。在x方
15
由牛顿第二定律和摩擦力的规律列出方程式:
对物体A:f0=mAa, N1mAg=0, f0=1N1
对B:Ff0f=mBa, N2N1mBg=0, f=2 N2 F = ( 1 + 2 ) (mA + mB ) g
在考虑A、B之间的摩擦力时, 使用的是最大静
摩擦力f0 和f0, 所以上面求得的F值是使A、B之间
桌面发生形变产生作用于物体的弹性力, 方向垂 直于桌面向上, 称为支撑力; 绳子发生形变产生作 用于物体的弹性力, 方向沿着绳子向上, 称为张力。
9
例3:光滑桌上有一均匀细绳, 质量m、长度 l, 一端 系质量为M的物体, 另一端施加一水平拉力F。求 (1) 细绳作用于物体上的力, (2) 绳上各处的张力。
14
例4:质量为mA和mB两物体摞在桌面上。A与B间
最大静摩擦系数为 1 , B与桌面的滑动摩擦系数为2,
现用水平向右的力F拉物体B, 试求当A、B间无相对 滑动并以共同加速度向右运动时, F的最大值。
解:分别取A和B为研究对象。
万有理论 自然的四种根本力成一体的理论
万有理论自然的四种根本力成一体的理论
万有理论(英语:TheoryofEverything或ToE),指的是假定存在的一种具有总括性、一致性的物理理论框架,能够解释宇宙的所有物理奥秘。
万有理论用来指那些试图统合自然界四种基本相互作用:引力相互作用、强相互作用、弱相互作用和电磁相互作用成为一体的理论,是在电磁作用和弱相互作用连成一体的电弱作用理论之后,再加入强相互作用连成一体的大统一理论基础之后,又加上引力作用连成一体的理论。
目前被认为最有可能成功的万有理论是弦理论和圈量子引力论。
基本自然力和常见力
v F惯
第 3 章 牛顿运动定律
§3-4 非惯性系
v fs
=
mRω 2evn
(2)从地面观察,人作匀速圆周运动,向心加
速度
avn = Rω 2evn
向心力由摩擦力提供
v fs
=
mavn=
mRω 2evn
R
v fs
v F惯
第 3 章 牛顿运动定律
§3-4 非惯性系
6
N sinθ = mω2Rsinθ
N = mg cosθ
sinθ(N −mω2R) = 0
ω
θ = ± arccos( g ) ω 2R
R
Nv
θ
mgv
第 3 章 牛顿运动定律
§3-3 牛顿定律解题方法
[例3]质量为m的小球系在线的一端,线的另 一端固定在墙壁钉子上,线长为l。拉动小球
使线保持水平静止后松手,求线摆下θ 角时
=
−Fv
最大静摩擦力 fsm = μs N
当μFs:>静f摩sm时擦,系数vv ≠ 0
滑动摩擦力 fk = μk N
v F vv =0 v fs
v
F vv
v fk
μ k:滑动摩擦系数 μk < μs
第 3 章 牛顿运动定律
§3-1 基本自然力和常见力
§3-2 牛顿运动定律
)牛顿:《自然哲学的数学 原理》(1687年),提出三大 运动定律
解: 物体受重力和阻力作用
mg − f = ma 即 mg − kv = m dv
∫ ∫ v
∴
dv
t
= dt
0 g − kv m 0
得 ln g − kv m = − k t
四大基本作用力和物理学基本问题
四大基本作用力和物理学基本问题物理学是一门研究物质世界本质和规律的科学,涉及着我们周围的所有事物,从宇宙的大小到微小的粒子,从自然现象到技术应用,都与物理学有关。
在物理学中,四大基本作用力(引力、电磁力、弱相互作用力、强相互作用力)是非常重要的物理学基本问题。
下面我们就来了解一下这四大基本作用力及其相关的物理学基本问题。
引力——物质之间的吸引力引力是由于物质之间相互吸引而产生的一种力。
它是牛顿力学的基础,支配着行星运动、地球吸引力、天体之间的引力等重要现象。
牛顿的万有引力定律阐述了两个物体之间相互作用的模型,它被建模为力与两个物体之间距离的平方成反比。
引力是一种非常特殊的力,因为它是唯一可以穿透所有物质且远程传递的力。
此外,在广义相对论中,引力的本质被阐述为时空的弯曲,因为有质量物体会扭曲周围的空间时间,从而产生吸引力。
虽然这个模型比万有引力定律要复杂,但是它解释了许多物理现象的根源,包括黑洞、宇宙膨胀等。
电磁力——所有与电子相关的现象电磁力是指由于电荷之间相互作用而产生的力。
它是电学和磁学的基础,涉及所有与电子相关的现象。
它控制着原子和分子之间的相互作用,从而支配着物质中绝大部分的相互作用。
电磁力的强度与电荷之间的距离成反比,与SQRT(电荷1/电荷2)成正比,它遵循库仑定律。
电磁力是唯一一种相互作用力,它与等离子体密切相关,因为等离子体中原子和分子会失去一部分或全部的电子,因此带电。
电磁力控制电子,从而控制等离子体的特性。
电磁力对于当代技术有着广泛的应用,如发电、通信、计算机等。
弱相互作用力——重要的放射性现象弱相互作用力是指介于电磁力和强相互作用力之间的作用力。
它是描述放射性现象的基础。
弱相互作用力介于电荷电子场和夸克场之间,既可以改变核反应速率,也可以使夸克变为质子和中子。
弱相互作用力在天文学上也很重要,例如在恒星的热核反应中,它是碳、氧等元素的重要来源。
此外,它还解释了在太阳中心发生的核反应,这些反应导致近90%的太阳能量发生。
四种基本相互作用力
四种基本相互作用力读者刘丹丹问:“摩擦力实质上是电磁力,说明电磁力是一种基本相互作用力.那么,自然界究竟有几种基本相互作用力呢?”这位同学说得很对,宏观物体之间的摩擦力本质上确实是电磁力.还有我们日常生活中遇到的绳索中的张力、弹力,地面的支撑力,空气阻力,以及各种化学作用力,实质上都是电磁作用力的表现.如果不存在电磁相互作用力,原子、分子、凝聚体(固体和液体)都不复存在,以化学作用为基础的生命也不复存在.电磁相互作用力是一种长程力,即两带电体相距很远,它们依然存在着相互作用力,除了电磁相互作用力外,自然界还存在另三种基本相互作用力,即万有引力作用力、强相互作用力和弱相互作用力,我们知道,一切具有质量的物体都具有相互吸引的作用,这就是万有引力作用力.在经典物理学中,它的规律就是牛顿发现的万有引力定律.在四种基本相互作用中,万有引力作用力最弱.这是显然的,否则站在地面上两个人都会有相互吸引的感觉,但是万有引力作用力在天体物理研究中起着决定作用,地球和其他行星之所以绕着太阳运动.就是太阳对它们有引力作用的缘故,由此也可看出万有引力是一种长程力.原子核由核子(质子和中子,九年级将学到)组成.例如,氧原子核由16个核子(8个质子和8个中子)组成.我们知道质子是带正电荷的,它们之间有着库仑斥力的作用.那么这些核子之所以能结合在一起形成原子核,是否是由于这些核子间的万有引力大于库仑斥力呢?利用万有引力定律和库仑定律),可以计算出两个力之比.将万有引力常数G=6.67×10-11N?m2/kg2,真空电容率ε0=8.85×10-l2F/m,质子电量ql=q2=1.60×10-l9C.质子(或中子)质量m1=m2=1.67×10-27kg,代人上式,得f电≈1.3×1036.f引上述结果表明,原子核内质子间的库仑斥力远大于核子间的万有引力,这说明要使质子和中子结合成原子核一定存在着另一种更强的吸引作用力.这就是强相互作用力.在四种基本相互作用力中,强相互作用力最强,它是一种仅在微观尺度上起作用的短程力.第四种基本相互作用力是弱相互作用力.它可以在一些放射性元素放射出电子的现象和涉及中微子(质量很小、不带电、穿透力很强的粒子)的反应中表现出来,弱相互作用力也仅在微观尺度上起作用,它的力程最短,作用强度在四种基本相互作用力中排第三.美籍华人学者李政道、杨振宁在1956年发现了弱相互作用力中宇称(空间对称性)不守恒的现象而获1957年度的诺贝尔物理学奖.在物理学发展过程中,物理学家们不断追求将不同的理论统一起来.例如,牛顿三定律和万有引力定律将地面上物体的运动和天体的运动统一起来:奥斯特的电流磁效应实验将电学和磁学统一起来:麦克斯韦的电磁场理论将电、磁、电磁学和光学统一起来:爱因斯坦用相对论将电磁学和力学统一起来.近代物理学认为四种基本相互作用力是统一的,已经建立起比较完善的是电、弱统一理论,目前正在向建立电、弱、强三者的大统一理论和包括万有引力的超统一理论而努力。
物理学的四个力
物理学的四个力
物理学中的四个基本力是重力、电磁力、弱相互作用力和强相互作用力。
重力是物体之间的相互作用力,是地球吸引物体的力量。
电磁力是电子和其他带电粒子之间的相互作用力,包括静电力、磁力和电磁感应力等。
弱相互作用力是一种非常短程的力,它负责下面的一些现象,如放射性衰变和太阳的能量产生。
强相互作用力是一种很强的力,它负责原子核内的相互作用力,确保原子核的稳定性。
这些力是物理学的基础,被广泛应用于各种领域,如工程、天文学、医学等。
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自然界或存在第五种力等
自然界或存在第五种力等作者:暂无来源:《发明与创新·大科技》 2016年第10期数十年来,人们认为自然界中存在四种基本力:引力、电磁力、强核力(又叫强相互作用力)和弱核力。
匈牙利科学院核科学家不久前称,可能发现了一种未知的亚原子粒子。
他们对研究结果进行梳理后认为,这一亚原子粒子并非物质粒子,而有可能是自然界中存在第五种力的证据。
匈牙利科学家进行的实验是为了搜寻“暗光子”,他们却发现了反常现象:可能存在一种质量为电子的30多倍的新的光粒子。
美国加州大学尔湾分校(UCI)研究团队对匈牙利科学家的数据及该领域所有其他实验数据进行了核查,结果表明,这种粒子不是暗光子,可能是“疏质子的X玻色子”,指向第五种力。
普通的电力是电子和质子相互作用的结果,而新发现的玻色子仅同电子和中子相互作用,且作用范围十分有限。
该研究联合作者、UCI物理和天文学教授蒂莫西·泰特说:“我们已观察到的玻色子中都没有这一属性,故而也称其为‘X玻色子’。
X意味着未知。
”UCI物理和天文学教授冯孝仁指出,该粒子一直很难被发现,其相互作用非常微弱,所以进一步研究至关重要。
实验室已经拥有了制造它所需要的能量,全球科学家都能对匈牙利科学家的结论进行跟踪分析。
这一发现可能开启一个完全不同的领域。
冯孝仁感兴趣的一个方向是,这种潜在的第五种力可能同电磁力、强核力及弱核力结合形成“一种更大、更基本的力”。
(据科技日报)美国《科学》杂志日前刊登的封面论文说,地球上已知最长寿的脊椎动物是格陵兰鲨,它们的寿命可能达到400岁。
格陵兰鲨又称小头睡鲨,广泛分布于格陵兰岛与冰岛周围的北大西洋海域,在成年时所达到的身长为4米至5米。
但它们的生长速度极其缓慢,有时1年只长约1厘米,这提示格陵兰鲨可能有着格外长的寿命。
由丹麦哥本哈根大学的尤利乌斯·尼尔森领导的新研究一共对28头雌性格陵兰鲨的眼部晶状体使用了放射性碳测年技术,这些鲨鱼于2010年至2013年间捕获,其中最大的一头身长502厘米。
自然界的四种基本相互作用
自然界的四种基本相互作用自然界真是个奇妙的地方,大家有没有想过,是什么让这一切运转起来的呢?说到自然界的四种基本相互作用,那可是一个不可忽视的话题。
听起来很复杂?其实没那么难,今天就让咱们轻松聊聊这些神奇的力量吧!先来聊聊重力。
这玩意儿可是无处不在,真的是个“无形的朋友”。
想象一下,咱们每天走路的时候,脚下的地球就像一个大绳子,把咱们牢牢地绑住。
没了重力,咱们就飞起来了,像鸟一样,这种感觉简直让人想飞到天上去。
可是,地球可不让你这么轻松,它不想让你“翱翔”,得让你踏实在地上,继续过日子。
接着得说说电磁力,哦,电磁力真是个“调皮捣蛋”的小家伙。
大家有没有注意到,平常的生活中,总有一些小东西让你意外,比如那个电灯开关。
按一下,灯就亮了,这就是电磁力在作怪。
它让我们能在黑暗中找到方向,真是贴心。
看看手机,没了电磁力,咱们的通讯就成了梦。
可别小看这玩意,电磁力还让磁铁吸引小铁片,想象一下,生活中没有这些,简直是“乱成一锅粥”!然后就是强核力,这个名字听起来有点吓人,其实它是个“大力士”。
大家都知道原子是组成一切的基本单位,对吧?而强核力就是把这些小小的原子核紧紧地粘在一起的力量。
想象一下,如果没有它,这些原子就像一群散乱的小孩子,各自玩各自的,根本不在一个班里。
可是,有了强核力,它们就像听话的小学生,乖乖地呆在一起,组成了我们身边的万事万物。
这种力量可真是个“和事佬”,让一切变得有序。
咱们得聊聊弱核力,这个听起来似乎不太起眼的家伙,其实它也是个“英雄”。
虽然它的名字里有个“弱”字,但可别小看它。
它在放射性衰变中起着关键作用,听起来很科学,其实就是在帮咱们处理一些“多余的东西”。
就像在一个家庭中,难免有些不合适的人需要“搬家”,弱核力就负责这个“搬家”工作,让一切都能正常进行。
想想看,假如没有它,某些元素就会在那儿“赖着”,生活可就会变得复杂多了。
说到这四种基本相互作用,真的让人惊叹。
它们在我们日常生活中扮演着不可或缺的角色,像一场看不见的舞蹈,让万物和谐共处。
自然界中四种相互作用的力
自然界中四种相互作用的力一强相互作用力的实质强相互作用力乃是让强子们结合在一块的作用力,人们认为其作用机制乃是核子间相互交换介子而产生的。
而其实,强子们之间的相互作用实际上乃是夸克团体与夸克团体之间的相互作用,而夸克团体之间的相互作用则必然乃夸克与夸克之间相互作用的剩余。
而夸克之间的相互作用我们已知它是未饱和游空子重合体之间相互作用的延伸,这才是真正的强相互作用之作用机制。
大约地说,当夸克们结合成为强子时,其结构已经较为严密完整,可是,如果强子之间发生了强烈的撞击作用,那么各强子原来的结构则定会遭到破坏,因此,各强子中的大小夸克们则自然会重新产生相互的作用而结合在一块;这,正就是强相互作用的现象。
而说到底,强相互作用的实质乃是由于未饱和游空子重合体之中心体因其综合循环体的未饱和而通过静空子中间体渗透出中心极性而与别的未饱和游空子重合体之外层循环体产生相互吸引,并且自身的循环体同理也受到对方中心体吸引,因而它们之间则产生了强烈的相互作用从而形成了各种层次的联合构成体,而强相互作用则乃是其中一个层次上的联合相互作用而已。
二电磁相互作用力的实质电磁相互作用力乃是带电荷粒子或具有磁矩粒子通过电磁场传递着相互之间的作用。
电场和磁场的实质我们在前面已经了解:电场乃是游空子循环体的循环变化在周围静空子的中间体中引起极性感应激荡并传递开去。
而磁场则是电场因电源的运动而呈现出不同的状态而已。
并且我们还知道,电场和磁场实际上也是一种电磁波,不过乃是频率及高的电磁波。
而电磁波能够对许多东西产生作用并使之发生结构状态的改变(如光照能使物体升温、无线电波能在导线中推动电子而形成电流等等),这是因为任何有质的东西皆由游空子所构成,而任何游空子皆处在静空子之中并与静空子共用中间体;于是,电磁波━━即静空子中间体的极性感应激荡自然会影响游空子从而或多或少地影响了游空子构成体的整体状态。
所以,电磁作用的范围其实是很广的。
那么带电荷体与带电荷体之间的相互作用具体是怎样进行的呢?电荷无非分为正负两种,我们先说异种电荷,即正负电荷之间的相互作用吧。
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自然界的四种基本力
力是自然科学理论大厦的基石;力的发现和力学理论的建立,是自然科学从幼稚走向成熟的重要标志。
在牛顿以前,古希腊科学家解释自然现象的理论框架是"和谐"。
譬如,地球为什么是球形的?行星为什么作圆周运动?他们认为,球形和圆周运动最匀称、最饱满、最稳定,即最和谐。
所以,找到了和谐,也就找到了满意的答案。
在牛顿以后,科学家则用力的框架代替了和谐框架。
今天,科学家对自然现象的解释就是致力于寻找隐藏在现象背后的作用力,找到了作用力,也就等于找到了现象存在的原因。
显然,力的框架与和谐的框架相比具有明显的优越性。
它不仅可以精确地解释许多以前无法解决的难题,而且还能准确地预见许多自然现象。
今天,当我们用力的观点考察世界时发现,在自然界中,物质的运动无不受力的支配。
无论是物理运动、机械运动、化学运动,还是生物运动,都离不开力的作用。
强相互作用力、弱相互作用力、电磁力和万有引力支配着宇宙的一切运动。
同时,正如科学家们所言,科学理论的诠释之箭只有指向力学才是最基本的、最令人信服的。
因此,从研究各种自然力开始,并着手寻找它在生物系统和社会系统中的可能表现形式,就有可能找到物质系统与生物系统和社会系统之间的某种联系,发现存在于生物系统和社会系统中的新的作用力。
倘若如此,社会科学就有可能如同自然科学一样有一个坚实的基石,并最终实现与自然科学的联姻或统一。
从原子到美洲豹,从细菌到你我他,从鲜花到牛粪尿,从爱因斯坦的大脑到花岗岩,所有这些存在物虽然表现出的结构、形态和运动各不相同,但是从本质上讲,它们都是由自然界四种基本作用力所编制的"实体"。
因此,五彩缤纷的世界背后,蕴藏着一种令人难以置信的简单韵律~
四种基本相互作用力在编制世界的过程中,分别统管着不同的层次和范围,各有职责,各尽其力。
它们既有共同点,也有不同点。
共同点是它们都有作用源,都有传递相互作用的"媒介"粒子。
不同点是它们的作用强度、作用力程、作用源和"媒介"粒子等都各不相同。
在四种基本作用力中,强相互作用力最强,万有引力最弱。
如果将强相互作用力的强度规定为1,那么电磁力就是1/137,弱相互作用力就是10-13,万有引力就是10-39。
万有引力和电磁力是长程力,其作用距离在理论上讲可以抵达无穷远处,传递它们的作用的"媒介"粒子是没有静止质量的引力子和光子。
而强相互作用力和弱相互作用力都是短程力,它们的作用距离分别只有10-15厘米和10-17厘米,传递它们作用的"媒介"粒子是有质量的胶子和玻色子W+,W-,Z0粒子。
表:四种基本作用力的性质
名称媒介粒子作用源(荷)强度力程
稳定系统反应类型
强相互作用力
胶子颜色(红,绿,蓝)
110-15厘米
原子荷反应
弱相互作用力
玻色子W+,W-,Z0
弱荷
10-13 10-17厘米
无放射性
电磁力
光子电荷10-2
无穷远所有物
化学反应
万有引力
引力子质量10-39
无穷远
太阳系自由落体
每一种力都有其作用的根源。
宏观长程作用力--万有引力和电磁力的作用源分别是质量和电荷,换句话说,万有引力源于质量,电磁力则源于电荷。
亚核水平的两种短程力--强相互作用力和弱相互作用力与宏观长程作用力一样,也有自己的作用源。
物理学家把强相互作用力的作用源称为"颜色",把弱相互作用力的作用源称为"弱荷"。
质量、电荷、颜色和弱荷等四种"荷"分别是四种作用产生的根源,它们的量越多,各种力的作用也就越强,亦即作用力越大。
"荷"具有选择性,质量只能作用(吸引)质量,电荷只能作用(吸引和排斥)电荷,颜色只能作用颜色,弱荷只能作用弱荷。
万有引力是我们最熟悉的力,也是最早用数学方法进行描述的力。
它存在于一切有质量的物体之间。
我们的身体之所以有重量,陨石之所以会降落到地球上,原因就在于我们的身体、陨石和地球都有质量,在它们之间有万有引力。
万有引力的作用强度随距离的增大而减弱(与距离的平方成反比)。
虽然万有引力与另外三种相互作用力相比小得几乎可以忽略不记,但由于强、弱相互作用是短程力,而在较大的物体中正、负电荷都几乎等量存在,被相互抵消,电磁作用也会被削弱,所以在相距遥远的天体之间,万有引力就处于绝对的支配地位。
行星之所以老老实实地围绕太阳转,星系的运动之所以井然有序,原因就在于万有引力像一个忠实的牧羊犬一样,一刻不停地"看管"着这些天体。
如果没有万有引力,宇宙将失去秩序。
电磁力经常表现为两种作用,即电力和磁力,但是它们的作用源实际上都是电荷,它们既能相互转化,也能相互作用,所以它们在本质上是一种力。
电磁力是保持物质形状最基本的力。
电子之所以围绕原子核运动,分子之所以能形成晶体,蛋白质、核酸等之所以能构成生命,总之,我们的宇宙之所以千姿百态,五光十色,关键就在于电磁力。
强相互作用力是较晚发现的,也是最难理解的力之一。
这种力不仅仅发生在质子和中子之间,所有的强子之间都有这种作用。
由于强子是由夸克组成的,因此夸克间的作用才是最基本的力。
电荷只有正电荷和负电荷两种,而夸克则有上夸克(u)、下夸克(d)、粲夸克(c)、奇异夸克(s)、顶夸克(t)、底夸克(b)六种,所以强子中三个关联的夸克的相互作用比电磁力要复杂得多。
它的"荷",即颜色有三种,分别称为红(R)、绿(G)和蓝(B),记做uR、uG和uB。
与此颜色相对应,物理学家又非常浪漫地用"味道"这个词来区别u、d、c、s、t、b六种夸克的不同。
颜色在强相互作用中的地位相当于电荷在电磁作用中的地位。
弱相互作用力与其它三种相互作用力稍有区别,它主要是改变粒子,而不是对粒子产生拉或推的效应。
这种相互作用首先是在β衰变中发现的。
在典型的β衰变中,中子衰变成质子、电子和反中微子。
这个过程是由弱相互作用力引起的,中子的夸克味在此过程中发生了改变,由一个上夸克(u)变成下夸克(d)。
在弱相互作用改变夸克和轻子的味的情况下,电子还可以变成中子。
jonathan注:弦论统一了四种基本力的理论,但是该理论最近受到了科学界的怀疑。