宇宙4大基本力:主宰人类的重力,竟是宇宙的霸主?

根据我们对宇宙的理解,重力(gravity)、电磁力(electromagnetism)、弱力(the weak nuclear force)、强力(the strong force)等4种基本作用力控制着已知的可见宇宙,堪称是“宇宙四大天王”。比如我们之所以站在地面上而不是飘出地球,跟重力有关;指南针跟电磁力有关;太阳发光发热,跟强力有关;而比较陌生的弱力则跟 β 衰变有关。
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而且这4种作用力都是宇宙在极短的时间内诞生下来,所以也可以说它们是四胞胎。但如果硬要对它们分出个长幼顺序,那么重力绝对排在第一,因为它是在时空里能发挥作用的唯一力量。其次才是电磁力、强力和弱力。
重力的存在已完全融入日常生活中!
首先,如果你什么事都没做,却发生某件莫名其妙的事,罪魁祸首很有可能是重力 。原本拿在手上的杯子,不小心掉落,大部分的人都会指责你的粗心大意,不过实际上让杯子摔碎的决定性力量,来自于重力。重力没有拉着杯子的话,你也不会犯这样的错。
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如果在生活中用重力当借口,只会让你变成一个“边缘人”。另外,骑脚踏车时会往旁边倒,也是重力所致;玩骑马背时,让你朋友痛苦挣扎的原因也是重力;甚至当你在洗手间办大事时,让你和珍贵的棕色朋友能顺利分开的也是它。
“电磁力”成为人与人互动间不可或缺的伙伴!
除此之外,大部分能感受到的力量都是电磁力。不仅仅是磁铁之间互相拉扯或推挤的力量,利用环绕在原子周围的电子反弹力,使其互相排斥,也是电磁力的范畴。你之所以能突袭亲吻猫咪,全托电磁力之福,而猫咪不悦地推开你的脸,赏你一巴掌,如果没有电磁力的作用,它也无法办到。
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嘴巴碰到猫咪脸颊的瞬间,适当的电磁力已事先把力量挤掉了。以免存在你们之间的原子核,在融合之下引发核聚变反应,在你和猫咪半径几千公里内的文明,得以保存至今。也就是说,所有互相接触到的物质,都是依靠电磁力才能保持稳定。换句话说,从物理学来看,物质之间很难互相触碰到。
强力与弱力十分难得一见,甚至比你实际遇到,经常出现在综艺节目的偶像歌手的机率更低,因为它们是在相当微小的世界里发生的事。从根本上来讲,强力是制造原子核的力量。
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原子核是由质子和中子组成 ,质子带有正电荷(+),就像磁铁的两极,质子之间也是依靠电磁力相互推挤。若置之不理,原子核很容易分解。因此能让它们并肩作战, 友好相处的力量就是强力 (又称「强交互作用」,实际上发生于夸克之间,是一股非常强大的力量)。与电磁力相比,它的排行比较小,不过它的力量最强,所以大多数人也拿它没辄。
“重力”虽然微小,却是不可或缺的存在!
弱力(电子与电微中子、缈子与缈微中子、陶子与陶中微子之间产生作用的力量)主要与引起核衰变的过程有关。由于弱力,中子会转变为质子,过程中也会产生能量。另外,它又被称为「弱交互作用」,但比起弱力,重力的强度更小。
首先,电磁力比弱力强一百倍,强力又比电磁力强一千倍。弱力与强力相较之下,只是相当微弱的力量。那重力的力量到底有多小?强力的强度,足足是重力的十的四十四次方。但是重力和电磁力的作用距离几乎接近无限,这意味着,无论相隔多远的距离,你都可以感受到重力的存在;反过来说,整个宇宙中全部带有质量的物体,都能互相感觉到对方的存在。
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仔细想想,地球不只吸引苹果,而是吸引所有具备质量的物体。简单地说,它与磁铁吸铁片的磁力相似。大部分的金属碎屑都可以被磁铁吸附。假设有一块巨大的磁铁,附近所有的金属都被吸往它的方向。如果说磁力只适用于通电物质,重力就是只适用于具有质量的物质。因为是牛顿说的,所以大家都觉得是对的,不过爱因斯坦出现了。
按照牛顿的说法,没有质量的物质就不会受到重力影响。就像不管我们再怎么努力用磁铁吸橡皮擦,它依然不动。令人惊讶的是,就连没有质量的光,路径也会受重力影响而产生扭曲,因此有了“相对论”的存在。
相对论太过复杂,不是笔者三言两语可以展开的(自己也模糊)。但是知道一件事:唯一能在时空发挥作用的力量,就是重力。强大的强力、比重力更强大的弱力,还有运用在多处的电磁力,即使是出类拔萃的它们,也无法动时空一根寒毛,所以才让人觉得更奇怪。重力是最早诞生的老大,也是把时空玩弄于股掌间的小霸王,可是为什么它会如此弱小?绕了好大一圈后,很幸运,我们又回到了最初的问题。

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