物理學(xué)的四大基本力量
物理的基本力(或基本相互作用)是單個粒子相互作用的方式。事實證明,在宇宙中觀察到的每一個相互作用都只能被四種類型的相互作用分解和描述:
- 重力
- 電磁學(xué)
- 弱相互作用(或弱核力)
- 強相互作用(或強核力)
重力19 20
在基本力量中,重力的范圍最遠,但它在實際幅度上最弱。
這是一種純粹的吸引力,它甚至可以通過"空"沒有空間相互吸引兩個質(zhì)量。它使行星保持在太陽周圍的軌道上,使月球保持在地球周圍的軌道上。
重力是在廣義相對論下描述的,廣義相對論將其定義為質(zhì)量物體周圍的時空曲率。反過來,這種曲率產(chǎn)生了能量最小的路徑朝向另一個質(zhì)量對象的情況。
電磁學(xué)
電磁學(xué)是粒子與電荷的相互作用。靜止的帶電粒子通過靜電力相互作用,而在運動中它們通過電力和磁力相互作用。
長期以來,電力和磁力被認為是不同的力,但它們最終在1864年由James Clerk Maxwell在Maxwell's方程下統(tǒng)一。在20世紀40年代,量子電動力學(xué)用量子物理學(xué)鞏固了電磁學(xué)。
電磁可能是我們世界上最普遍的力量,因為它可以在合理的距離和相當(dāng)大的力量下影響事物。
弱相互作用
弱相互作用是一個非常強大的力量,作用于規(guī)模原子核。它會導(dǎo)致β衰變等現(xiàn)象。它與電磁學(xué)相結(jié)合,成為一種稱為"弱電相互作用的單一相互作用。"弱相互作用由W boson介導(dǎo)(有兩種類型,W+和W-bosons)以及Z boson。
強相互作用
最強的力量是恰當(dāng)命名的強相互作用,這是使核(質(zhì)子和中子)結(jié)合在一起的力量。例如,在氦原子中,即使它們的正電荷導(dǎo)致它們彼此排斥,也足以將兩個質(zhì)子結(jié)合在一起。
實質(zhì)上,強相互作用允許稱為GluON的粒子結(jié)合在一起,首先創(chuàng)建核子。GluON也可以與其他GluON相互作用,這使得強相互作用在理論上是無限的距離,盡管它的主要表現(xiàn)都處于亞原子水平。
統(tǒng)一基力
許多物理學(xué)家認為,所有四種基本力量實際上都是尚未發(fā)現(xiàn)的單一基礎(chǔ)(或統(tǒng)一)力量的表現(xiàn)。就像電力,磁力和弱力統(tǒng)一為弱電相互作用一樣,它們也起到統(tǒng)一所有基本力量的作用。
目前對這些力的量子力學(xué)解釋是粒子不直接相互作用,而是表現(xiàn)出介導(dǎo)實際相互作用的虛擬粒子。除重力外的所有力都已合并為相互作用的標(biāo)準模型。
將重力與其他三個基本力統(tǒng)一的努力稱為量子重力。它假設(shè)存在一個稱為重力的虛擬粒子,它將是重力相互作用中的中介元素。迄今為止,gravitons尚未被發(fā)現(xiàn),也沒有量子重力理論成功或普遍采用。
淘寶小知識