|
基于自然的基本定律，我们可以将一切分解为四种力，它们是宇宙万物的核心：
我们宇宙中的四种基本力。 取决于您如何看待它，每种力都有一定的规模和适用环境，在这种情况下，它比其他所有力都闪耀。 氦原子，原子核近似尺度。 我们从最小的尺度10 ^（-16）米，或比原子小一百万倍，强核力可以克服所有其他力量。 以氦核为例：两个质子和两个中子以稳定的构型结合在一起。即使是两个质子之间的电磁排斥也不足以克服将原子核粘在一起的胶状强力。即使您带走一个中子，留下两个质子和一个中子，氦的同位素也非常稳定。最短距离处的强核力将始终克服所有其他力量，因此在许多情况下强核力可以被认为是最强大的力。 银河半人马座A，具有由电磁加速引起的高能射流 但是试着把原子核建得太大，电磁力就占据了上风。例如，铀-238会经常喷出氦核，因为核的不同部分之间的排斥太大，强核力无法将其凝聚在一起。在更大的宇宙尺度上，它是坍塌的恒星和快速旋转的带电物质产生的强磁场，可以加速粒子到宇宙中最大的能量：超高能宇宙射线从天空的各个方向轰击我们。与强核力不同，电磁力的范围没有限制；质子的电场可以从宇宙的另一边感觉到。 大尺度原子核中β衰变的示意图 弱核力，尽管它的名字看起来跟宇宙最强力不搭边，但即使是这种相对弱的力也有其闪耀的时刻。在适当的条件下，电磁力（用来排斥带电的成分）和强核力（用来将核结合在一起）可以相互抵消，从而使非常短距离的弱核力体现出强劲的一面。如果这样做，它将对系统的稳定性产生重大影响，因为它会导致放射性β衰变，其中中子会转变为质子、电子和反电子中微子。自由中子，许多重元素，甚至氚，在放射性（氚）水中发现的不稳定同位素，都凸显了弱力的力量。 游离中子，许多重元素，甚至氚，在（放射性氚）水中发现的不稳定同位素，都彰显了弱核力的强大。 行星形成恒星系统的插图 但是在宇宙大尺度上（在星系，星系团等等），上述所有力都没有那么重要。 即使电磁波的作用范围可以跨越整个宇宙，也不会产生太大影响，因为正电荷（主要是质子）和负电荷（主要是电子）的数量似乎完全相等。 即使在观察上，我们也可以将宇宙中的电荷差限制为小于10 的34次方分之一。宇宙告诉我们，即使电磁力可能比任意两个粒子之间的引力强得多，但是如果您聚集在一起的粒子总体上是电中性的（或接近于电中性），那么引力将是唯一重要的力。核聚变和相关的辐射压力甚至都无法将恒星撕裂，因为它们的引力吸引力克服了向外的大力推动。 IC 1101星系是宇宙中最大的已知星系。 在整个宇宙中，可以发现星系团和巨大的大型结构，其大小超过十亿光年。但是，如果您寻找跨度为80、10或150亿光年的天体结构，则整个宇宙中绝对为零。令人费解的原因不是我们提到的任何力，而是完全出乎意料的现象：暗能量。 埃尔戈多星系团（右下角），由暗能量相机拍摄 在最大尺度上，空间本身固有的基本的极少量能量（每立方千米空间不到一焦耳的能量）甚至足以克服宇宙中最庞大的星系和星团之间的引力。 结果？ 随着时间的推移，随着距离越来越远，星系和星团之间的距离越来越远，加速膨胀。 在最大的宇宙尺度上，即使重力也无法阻挡。 宇宙可能膨胀的模型 那谁最强？在最小的尺度上，为了达到最高的能量，电磁力是强劲的力；对于最大的约束结构，它是引力；在所有尺度上，这是暗能量的神秘谜题。就绝对大小而言，暗能量是最薄弱的东西：宇宙花了将近一半的年龄才开始揭示其影响，直到1998年人类才发现它。但是宇宙是一个非常大的地方，当您将整个空间总量加起来并展望未来时，暗能量将是唯一重要的力。 |
|
|
