基本相互作用 - Wikiwand
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基本相互作用

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基本相互作用(fundamental interaction),为物质间最基本的相互作用,常称为自然界四力宇宙基本力。迄今为止观察到的所有关于物质的物理现象,在物理学中都可借助这四种基本相互作用的机制得到描述和解释。

名称 相对强度(以强相互作用为准) 性质(对距离的作用大小) 作用的范围( 传递相互作用的中间玻色子
强相互作用 1 10-15 胶子
电磁相互作用 1/60-1/20 无限大 光子
弱相互作用 10-13 10-18 W及Z玻色子(W±,Z0
引力相互作用 10-39 无限大 引力子

大统一理论认为:强相互作用、弱相互作用和电磁相互作用可以统一成一种相互作用,目前统一弱相互作用电磁相互作用电弱统一理论已经获得实验证实。

重力相互作用

重力相互作用,简称重力引力,是四个基本相互作用中最弱的,但是同时又是作用范围最大的(不会如电磁力一般相互抵销)。但当距离增大,重力相互作用的影响力就会递减,假设两物件的相互距离为,其作用力则可以的计算式推论出来。不像其他的相互作用,重力可以广泛地作用于所有的物质。由于其广泛的作用范围,当物质质量为极大,物质有关的属性以及与物质的带电量有时可以相对地忽略。

而由于其广泛的作用范围,引力可以解释一些大范围的天文现象,比如:银河系、黑洞宇宙膨胀;以及基本天文现象例如:行星公转;还有一些生活常识例如物体下落、很重的物体好像被固定在地上、人不能跳得太高等。

万有引力是第一种被数学理论描述的相互作用。在古代,亚里士多德建立了具有不同质量的物体是以不同的速度下落的理论。到了科学革命时期,伽利略·伽利莱用试验推翻了这个理论-如果忽略空气阻力,那么所有的物体都会以相同的速度落向地面。艾萨克·牛顿据传说看到苹果掉落时发现地心引力,进而引伸出万有引力定律(1687年),是一个用来描述通常重力行为非常好的近似。在1915年,阿尔伯特·爱因斯坦完成了广义相对论,将重力用另一种方式描述-时空几何,并指出重力是空间与时间弯曲的一种结果。

如今,将广义相对论和量子力学综合而成的量子引力理论,是一个相当活跃的领域。在此理论中,引力被假定为被引力子所传递。引力子仍是假想粒子,目前还没有被观测到。

尽管广义相对论在非量子力学限制的情况下较精确地描述了引力,且被实验所证实,但是仍有不少描述万有引力的替代理论,其中被物理学家认真看待的,都会在某种极限下回到广义相对论,而目前观测工作的焦点就是在哪些极限状况下广义相对论会有偏差。

弱电相互作用

电磁力弱核力在日常生活的低能量态下看似大相径庭,并可用两种不同的理论所描述,但是在能量超过100GeV以上时,这两种作用力就会合成一种电弱力。电弱力对于现代的宇宙学而言相当重要,特别是在描述宇宙的演化。在大爆炸不久之后,温度大约在1015 K以上时,电磁力与弱核力融合成了电弱力。

阿卜杜勒·萨拉姆谢尔登·格拉肖史蒂文·温伯格在1979年因电弱统一理论,得到了诺贝尔物理奖[1][2]

电磁相互作用

世上大部分物质都具有电磁力,而是电磁力的其中一种表现模式。例如电荷异性相吸、同性相斥的特性是其中之一。电磁力和重力一样,其作用影响范围是无限大的。

弱相互作用

弱相互作用,或弱核力,可以说是核能另一种来源,主要是核子产生之天然辐射,四种相互作用中,弱相互作用只比引力强一点。

强相互作用

强相互作用又称为强核力,所有存在宇宙中的物体都是由子构成,而原子核是由中子质子组成。中子没有电荷,而质子则带正电荷;但需要牵引力把它们结合在一起,而强相互作用就是这种“牵引力”


参见

参考资料

  1. ^ Bais, Sander, The Equations. Icons of knowledge, 2005, ISBN 0-674-01967-9  p.84
  2. ^ The Nobel Prize in Physics 1979. The Nobel Foundation. [2008-12-16]. 


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