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基本力系定義是什麼

圖文 更新时间:2024-07-30 08:16:07

我們目前隻知道引力、電磁力、強相互作用力、弱相互作用力這四種力是自然界的基本力,至于怎樣的力才稱之為基本力,或者說基本力的定義是什麼?可能很少人能夠回答這個問題。

在引力、電磁力、強相互作用力、弱相互作用力這四種基本力之中,電力、磁力、強相互作用力和弱相互作用力中都包含有引力和斥力,或者說物質内部既有引力,也有斥力,為什麼基本力中隻有引力存在,而無斥力存在?原來四種基本力中的引力是指存在于任何兩個物質質點之間的吸引力。引力作為任何兩個物質間的相互作用力,并沒有排除地球固有的同向磁場使物質間産生的引力,因為卡文迪許的扭秤實驗是在地球上進行的,更加糟糕的是有力地證明了萬有引力的存在性。

基本力系定義是什麼(基本力概念的統一)1

電磁力是指帶電的粒子或帶電的宏觀物體間的作用力,電力和磁力統稱為電磁力,運動的電荷相互間除了有電力作用外,還有磁力的相互作用,電荷之間的電磁力是以光子作為傳遞媒介的,磁力實際上是電力的一種表現,電場和磁場之間的關系可由麥克斯韋方程組來表示。相互接觸的物體之間的彈力、摩擦力、流體阻力、表面張力,以及氣體壓力、浮力、黏結力等都是相互靠近的原子或者分子之間的作用力的宏觀表現,因而從本質上說也是電磁力。

基本力系定義是什麼(基本力概念的統一)2

我們知道,在絕大多數原子核内有不止一個質子。質子間的電磁力是排斥力,但事實上核的各個部分并沒有自動飛離,這說明在質子之間還存在一種比電磁力還要強的自然力,正是這種力把原子核内的質子及中子緊緊地束縛在一起,這種存在于質子、中子、介子等強子之間的作用力稱為強力。強力是誇克所帶的“色荷”之間的作用力的表現,這種“色荷”之間的作用力也稱之為色力,色力是以膠子作為傳遞媒介的。強子之間的距離超過約10-15m時,強力變得很小可以忽略不計,小于10-15m時,強力占主要的支配地位,而且直到距離減小到大約0.4×10-15m時它都表現為吸引力,距離繼續減小,則強力就表現為斥力。

基本力系定義是什麼(基本力概念的統一)3

弱力也是各種粒子之間的一種相互作用,但僅在粒子間的某些衰變反應中才顯示出它的重要性。弱力是以w﹢、w﹣、zº等叫做中間玻色子的粒子作為傳遞媒介的。它的力程比強子還要短,而且力很弱,兩個相鄰的質子之間的弱力大約僅有10﹣²Ν。

通過以上四種基本力的介紹,我們會發現電力與磁力、強相互作用力與弱相互作用力都具有對稱性或相對性,都可以追溯其力之來源,知道力是如何産生的,不僅在微粒之中就表現出的作用力,而且具有傳遞媒介。唯獨引力是獨角獸,既不知道是如何産生的,也沒有傳遞媒介,引力子更是不知道何處尋覓,而且引力是兩個物質或物體間的相互作用力。物質内部的引力與斥力具有對稱性或相對性,但引力與斥力不存在基本粒子,它是同種與異種粒子、同種與同種粒子之間或粒子間距離大小所表現出的性質,所以引力與斥力不是基本力。

基本力系定義是什麼(基本力概念的統一)4

綜上所述,基本力是指普遍存在于自然界中的,具有嚴格的對稱性或相對性,并且存在基本粒子作用的,具有中間傳遞媒介的,能夠追溯其力之來源的力。所以目前所知道的四種基本力應該是磁力、電力、強相互作用力、弱相互作用力。按照基本力的概念,引力是不包含其中的,引力不是基本力。這是對基本力概念的統一。

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