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揭秘力的世界

 大科技杂志社 2019-11-08

从微小的夸克到巨大的恒星,一切都由四种基本作用力控制,它们分别是引力、电磁力、强力和弱力。它们以一种微妙而平衡的方式稳定和改变着世间万物,如果剥夺其中任何一个作用力,宇宙将无法辨认。

引力源于物体质量的相互吸引,哪里有物体质量,哪里就有引力。因为有了引力,熟透的苹果会“咚”的一声落在地上;人类得以在地球上站稳脚跟;地球也围绕太阳运行,汲取着它的能量馈赠。如果没有引力,大爆炸后四散的物质将永远不会相互吸引,汇聚成第一颗恒星,宇宙将一片混沌。

如果说引力创造了恒星,那么电磁力则维系了物质最小的单位——原子的基本结构。原子的电子带负电荷,原子核带正电荷,电磁力本着“同性电荷相斥,异性电荷相吸”的原理,将负电荷的电子保持在围绕着正电荷的原子核的轨道中,形成了原子。电磁力起源于电荷,如果一个粒子不带电荷,则不会受到电磁力的影响,既不会感受到排斥力,也不会感受到吸引力,它深深地影响着原子、分子之间的相互作用。摩擦力、浮力和弹力等,从微观上看都是原子、分子间的相互作用,所以它们本质上是电磁力。

和电磁力一样起源于电荷的另一种基本作用力是强力,不过起源电荷有所不同,它的起源是夸克间的电荷。它将质子和中子中的夸克紧紧地束缚在一起,使夸克相互结合,形成复合粒子——强子,其中最稳定的是质子和中子,然后质子和中子再结合成原子核。

不同于强力对夸克的推拉作用,弱力直接可以改变夸克等粒子的类型,因此它也是粒子衰变转换的力量,支配着核聚变、核裂变和放射性衰变的发生。


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