弦论四种力

书名:超弦论
作者:加来道雄
译者:伍义生
出版社:重庆出版社
出版时间:2020-10-01
ISBN:9787229133238


一、弦论四种力

  • 力是任何能移动物体的东西。
    例如,磁性是一种力,因为它可使指南针指针旋转。
    电流是一种力,因为它可让我们的头发竖起。

  • 宇宙存在四种基本力:
    重力、电磁力(光)以及两种类型的核力,弱力和强力。
    其他如火和风,可用这四种基本力解释。

  • 问题:
    最大的科学难题之一是,这四种力为何如此不同。

1、重力

  • 重力是将太阳系结合在一起的吸引力,它能保持地球和其他行星在自己的轨道上运动并阻止恒星爆炸。
  • 在我们的宇宙中,重力是主导力,可延伸数万亿英里,直至最远的恒星。
    使苹果落地以及保持我们的脚停在地板上的力与引导宇宙中星系运动的力为同样的力。

2、电磁力

  • 电磁力将原子固定在一起,它使带负电荷的电子围绕带正电荷的原子核的轨道运行。
    因为电磁力决定了电子轨道的结构,它也支配着化学定律。
  • 人们比较熟悉的电磁力的一种形式是光。
    以X射线、雷达、微波或光的形式发射的电磁辐射是最纯粹的电磁辐射形式。
    无线电和电视只是电磁力的不同形式

3、强(核)力

  • 在原子核内,弱(核)力和强(核)力超过了电磁力。

  • 强力负责将原子核中的质子和中子结合在一起。
    在任何原子核中,所有质子都带正电。只是质子在一起,它们间的排斥(电)力会将原子核分裂。因此,强力克服了质子间的排斥力。
    当原子核的质子数超过100个,甚至,强力也难以遏制它们之间的排斥(电)力。
    所以,自然界只有大约100种已知元素。

  • 强力产生的能量比电磁力控制的化学爆炸的能量大太多。

4、弱(核)力

  • 如果强力是原子核内部唯一起作用的力,那么,大多数原子核将非常稳定。然而,我们从经验中知道,某些原子核(如铀,有92个质子)的质量巨大,以至于它们会自动分裂,释放出更小的碎块和碎片,我们将这个物理过程称为放射。

  • 在这些元素中,原子核是不稳定的和可解体的。
    因此,必然存在一个更弱的力在起作用,一个控制放射性的力,负责分解非常重的原子核——弱力。

  • 弱力是短暂的且转瞬即逝,我们在生活中并未直接体验过它。
    然而,我们感受到了它的间接影响。当盖革计数器放在一块铀的旁边,我们听到的测量原子核放射性的咔嗒声是由弱力造成的。
    弱力释放的能量也可用于产生热量。

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