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基本相互作用
鎖定
- 中文名
- 基本相互作用
- 外文名
- fundamental interaction
- 性 質
- 決定物質的結構和變化過程
- 電磁相互作用
- 10^-2
基本相互作用簡介
基本相互作用(fundamental interaction),為物質間最基本的相互作用,常稱為自然界四力或宇宙基本力。迄今為止觀察到的所有關於物質的物理現象,在物理學中都可藉助這四種基本相互作用的機制得到描述和解釋。
基本相互作用重力相互作用
主條目:萬有引力
重力相互作用,簡稱重力或引力,是四個基本相互作用中最弱的,但是同時又是作用範圍最大的(不會如電磁力一般相互抵銷)。但當距離增大,重力相互作用的影響力就會遞減,假設兩物件的相互距離為r,其作用力則可以
的計算式推論出來。不像其他的相互作用,重力可以廣泛地作用於所有的物質。由於其廣泛的作用範圍,當物質質量為極大,物質有關的屬性以及與物質的帶電量有時可以相對地忽略。
萬有引力是第一種被數學理論描述的相互作用。在古代,亞里士多德建立了具有不同質量的物體是以不同的速度下落的理論。到了科學革命時期,伽利略·伽利萊用試驗推翻了這個理論-如果忽略空氣阻力,那麼所有的物體都會以相同的速度落向地面。艾薩克·牛頓據傳説看到蘋果掉落時發現地心引力,進而引伸出萬有引力定律(1687年),是一個用來描述通常重力行為非常好的近似。在1915年,阿爾伯特·愛因斯坦完成了廣義相對論,將重力用另一種方式描述-時空幾何,並指出重力是空間與時間彎曲的一種結果。
儘管廣義相對論在非量子力學限制的情況下較精確地描述了引力,且被實驗所證實,但是仍有不少描述萬有引力的替代理論,其中被物理學家認真看待的,都會在某種極限下回到廣義相對論,而目前觀測工作的焦點就是在哪些極限狀況下廣義相對論會有偏差。
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基本相互作用弱電相互作用
主條目:弱電相互作用
電磁力和弱核力在日常生活的低能量態下看似大相徑庭,並可用兩種不同的理論所描述,但是在能量超過100GeV以上時,這兩種作用力就會合成一種電弱力。電弱力對於現代的宇宙學而言相當重要,特別是在描述宇宙的演化。在大爆炸不久之後,温度大約在1015K以上時,電磁力與弱核力融合成了電弱力。
基本相互作用電磁相互作用
主條目:電磁相互作用
世上大部分物質都具有電磁力,而磁與電是電磁力的其中一種表現模式。例如電荷異性相吸、同性相斥的特性是其中之一。電磁力和重力一樣,其作用影響範圍是無限大的。
基本相互作用弱相互作用
主條目:弱相互作用
基本相互作用強相互作用
主條目:強相互作用