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四大基本力

2022-05-21 16:42 作者:Anomaly-666  | 我要投稿

    十大基本力按发现的顺序分别为【引力,电磁力,强核力,弱核力。】 在大统一理论认为,除了引力,其他的三种力能够组成之间的关系。今天UP给大家梳理一下四大基本力是什么 。

      1.引力

         

爱因斯坦认为,引力是对时空的弯曲导致惯性参考系向中心物体大迁移

   引力是两个有质量物体直接相互吸引的力量,四大基本力中最弱的,但范围最广。在日常生活中我们处处都接触到引力,如苹果掉落,仰卧起坐很吃力,高空抛物的行为都由地球引力造成的。天文学中关于引力的参数,描述也很多,比如S2恒星围绕人马座A*的情况,trapiist-1B围绕主星,天鹅座V404 A吸收他的伴星【V404 A是颗黑洞】。当然不同的理论,描述的方式不同。

     牛顿带头的经典力学认为,万有引力是与两个星球间相互吸引的力,且引力的大小与距离的平方呈反比,与物体质量的呈正比,用数学描述应该是这个

      

牛顿的万有引力公式

       F为两者乘积出来的引力,G为引力常数,大小约为6.67*10的-11次方m方/kg方,M1,M2为两个物体的质量 r为距离。

       如果只描述一个受力物体,引力的大小呢,初一我们就学过受力物体的引力的公式

                                                                  G=mg

       G为受力物体的受到的引力,m为受力物体的质量,g为星球上引力加速度。

       

       爱因斯坦带头的广义相对论认为,引力是在一片时空中一个大质量物体将周围的惯性参考系随时间推移向质点移动产生的时空弯曲。一般来说,引力一般只对有质量的物体施加作用力,UP主也算过,结果为光不会被人马座A*吸引。可在大量实验表明,人马座A*的引力大到连光都无法逃脱,周围没被吞噬的光,在周围绕来绕去,在肉眼看,光线被扭曲了,靠近黑洞实你甚至可以看见自己的后脑勺。这说明什么。经典力学层面上引力描述只在弱引力场一般是正确的,在强引力场上,该定律就失效了。有趣的是,牛顿总结的引力规则还有漏洞,并没有解释到是引力到底怎么来的,所以我们看待事物得深刻一点。

       在微观层面上的本质 【引力是由引力子在俩物体之间交换产生的。不过引力子的存在到目前还没有被证实。是吧,别看引力也就那样,实际上很多科学家都对引力这个东西很烧脑,烧钱,因为很难知道引力到底怎么来的。好了,引力讲完了,下一个力量】。

原子核主要是靠电磁力舒服这些周围电子

          2.电磁力

电磁力是载流导体或电荷之间的吸引力,拥有同性相斥,异性相吸的性质,电磁力是四大基本力中,力量上排第三,范围排第二。举个例子,指南针,磁铁都用到电磁力,还有一个你们初一同学没有注意的,摩擦力,弹力,推力,拉力,其实本质都是电磁力注意这个结论是经过验证的,UP没瞎说,还有我旁边的两个同学也别TM嘲讽我,两个仇人我看不惯。好了题外话,回归主题,这些主要力量是分子间的作用力,而分子间的作用力,电磁力就是幕后黑手,自然界中也就四个基本力,引力范围大但力量太小,强核力,弱核力范围太小。其中影响物体的电磁力有几个因素【电荷量,距离,物体形状,环境,密度等环境因素】。

       本质 在量子电动力学中电磁力之间的作用粒子其实是虚光子,虚光子是我们人类肉眼看不到的光子,由于虚光子具有能量和动量,虚光子就能完成电磁力间的交换。根据海森堡的不确定性真空其实并非空无一物,因为有量子涨落,且时间越短,幅度越大,但是总体是趋向守恒的。卡西米尔效应已经正式这一说法,空间中量子涨落产生的能量子,就是虚粒子,而电荷的存在激发虚光子形成,也因不确定性原理,虚光子寿命非常的短,很快就没了,因为虚光子的能量是向真空借的,因此要保持能量在总体中守恒。在经典力学中传递电磁作用的介质是场,电磁力的本质是光子,而不可直接观测到的场是虚光子。

        

由胶子产生的强核力使其中子能构成

           3.强核力

   强核力是四大基本力中最强的力量,但范围是倒数第二的力。宇宙中的物体都有原子构成,而原子由质子中子和电子构成,质子和中子都由上夸克,下夸克构成,夸克之间少不了之间的力量,否则无法构成中子、质子,就算构成了,中子不带电,质子带正电,质子与质子会相互排斥,也需要这种强大的牵引力量把他们聚合到一起才不会瓦解掉,这个力量叫强核力。强核力是构成物质的硬件,不可缺少,举个例子,我们前两代的恒星刚开始周围没有重元素,也就不可能有类地行星,就算有行星也只是气态巨星罢了。而有我们今天的地球、人类等其他生命,都是前辈大质量恒星在它核内核聚变创造元素周期表最终坍缩超新星爆炸后结束了自己短暂而辉煌贡献巨大的一生,向茫茫的宇宙大海喷出成熟的矿产资源和其他物质为形成类地行星和作为准备,像金银箔钻石本质上都是前辈恒星核聚变留下的产物。

       本质 强核力的本质是胶子之间的交换,胶子很像弹簧,强核力也分为吸力和斥力,不过具体要怎么解释我也只知道这么多。

       

                                                

4.弱核力

       弱核力是自然界中四种基本力中的一种,其余三种为强核力、电磁力及万有引力是四力中范围最小,力量强度排第二。次原子粒子的放射性衰变就是由它引起的,恒星中一种叫氢聚变的过程也是由它启动的。弱相互作用会影响所有费米子,即所有自旋为半奇数的粒子。不过费米子和二分之一自旋是什么我们下期在讲。

在粒子物理学的标准模型中,弱相互作用的理论指出,它是由W及Z玻色子的交换(即发射及吸收)所引起的,由于弱力是由玻色子的发射(或吸收)所造成的,所以它是一种非接触力。这种发射中最有名的是β衰变,它是放射性的一种表现。重的粒子性质不稳定,由于Z及W玻色子比质子或中子重得多,所以弱相互作用的作用距离非常短。这种相互作用叫做“弱”,是因为β衰变发生的概率比强相互作用低很多,表示它的一般强度比电磁及强核力弱好几个数量级。大部分粒子在一段时间后,都会通过弱相互作用衰变。弱相互作用有一种独一无二的特性——那就是夸克味变——其他相互作用做不到这一点。另外,它还会破坏宇称对称及CP对称。夸克的味变使得夸克能够在六种“味”之间互换。

弱力最早的描述是在1930年代,是四费米子接触相互作用的费米理论:接触指的是没有作用距离(即完全靠物理接触)。但是现在最好是用有作用距离的场来描述它,尽管那个距离很短。在1968年,电磁与弱相互作用统一了,它们是同一种力的两个方面,现在叫弱电相互作用。

弱相互作用在粒子的β衰变中最为明显,在由氢生产重氢和氦的过程中(恒星热核反应的能量来源)也很明显。放射性碳定年法用的就是这样的衰变,此时碳-14通过弱相互作用衰变成氮-14。它也可以造出辐射冷光,常见于超重氢照明;也造就了β伏这一应用领域(把β射线的电子当电流用)。

      好了,本文主要讲述了自然界中四大基本力,这四个最基本的自然法则,不可或缺。他们都对我们的宇宙有重大的贡献,目前我们已经发现了三个作用力的粒子,但还有一个引力子没有发现,四大基本力,科学三大支柱和M理论也并未统一,希望未来相关的数学科学家能加油解决这个问题,作为学生我们也应该好好学习,拥有更多的人才能解决。对科学,天文感兴趣的可以点赞加收藏,你们的支持就是我最大动力,哦,2500字到了,本片就到这里了,再见,呵呵呵呵呵。




                                                                                                              ------------------AML-666


       

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