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基本力在一定距离内起作用

作者:Ron Kurtus

有几个基本力它们会影响物体或粒子之间相互作用的方式在远处.这些力不需要运动和直接接触,比如当一个移动的物体与另一个物体碰撞时。这些力适用于从亚原子粒子到恒星星系的所有物质。

基本力是引力、电磁力和核力。有些人把两种核力——强核力和弱核力——归类为单独的基本力。它们在有效的强度和距离上各不相同。

你可能会问的问题包括:

本节课将回答这些问题。有用的工具:单位转换



引力

万有引力是粒子或物体之间相互吸引的力量。它具有最大的影响范围,但也是最弱的基本力。引力强度只有6*10−39最强核力量的力量。

请注意: 10−39= 1/1039,其中1039是1后面跟着39个0。这是一个非常小的数字。

引力的强度随两个物体之间距离的平方而减小。这意味着如果你将距离增加三倍,引力将减少1/9。

万有引力在大质量物体中最为明显,如行星和恒星。引力是使地球和其他行星绕太阳运行的动力。

请注意重力的定义是地球表面附近的引力。

广义相对论将引力解释为由物质引起的空间曲率的结果。更新的量子力学理论解释引力是由质量之间的引力子粒子交换引起的。

请注意虽然在量子力学中,将超距作用的力解释为粒子交换的概念被普遍接受,但我觉得很难相信。这似乎违反直觉。

虽然万有引力只是一种吸引力,但一些科学家推测,可能存在一种反万有引力,使物体相互排斥。也许这与所谓的“暗物质”有关。

(见万有引力以获取更多信息。)

电磁力

电磁力是由由电荷组成的物质之间的吸引和排斥所组成的,也包括磁性物质。

电力

电荷可以是正电荷(+),也可以是负电荷(−),同种电荷相斥,异种电荷相吸。质子带正电荷(+),电子带负电荷(−)。电力是使原子和分子结合在一起的力量。

电力和磁力的强度随带电粒子间距离的平方而减小。

(见电学基础以获取更多信息。)

磁力

磁极可以是北(或向北)和南(或向南)。同极相斥,异极相吸。移动和旋转的电荷根据它们的运动方向产生磁场。

磁力的强度随磁极间距离的平方而减小。

(见磁性以获取更多信息。)

力量和原因

电磁力的相对强度是强核力的1/137。

曾有一段时间,电磁力被解释为空间的一种性质,这种性质由一种叫做以太.目前的解释是光子粒子的交换。

核力量

核力量分为他们所说的强核力量和弱核力量。

强大的力量

强作用力是一种将原子核结合在一起的吸引力,它克服了带正电的质子的排斥力。

强作用力的相对强度指定为1。这种力的范围很小,大约是一个中等大小的原子核的直径(10−15m)。显然,这个力不像重力和电磁力那样以平方反比减小。相反,它只是停在给定的距离上。

交换力理论将胶子指定为通过核粒子之间的某种交换将原子核连接在一起的“胶水”。(这似乎违反直觉,并不是所有物理学家都接受。)

弱力

原子核中的弱力涉及W和Z矢量玻色子粒子的交换。弱力的强度是10−6就是强的力。它的范围只有10−18M,大约是质子直径的0.1%。

弱核力的目的显然是让氘聚变发生。这是太阳和恒星燃烧的必要条件。氘是氢的同位素。它也是产生重原子核和引起β衰变等现象的必要条件。

总结

有三种基本力在远处起作用。它们是引力、电磁力和核力。电磁力由电磁力和磁力组成。核力量分为强核力量和弱核力量。


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