小談四大基本力

"哲學體系下建立科學世界，科學世界的發展又衝擊著哲學體系」長期以來，人們有一種樸素的願望，世界是統一的，各種基本相互作用應該有統一的起源。許多著名物理學家，例如愛因斯坦、海森堡、泡里等在晚年致力於統一理論的研究。但窮其一生也沒探索到......

四大基本力是什麼？

現代物理學家認為，宇宙存在並且只存在四種自然基本力：包括萬有引力、電磁相互作用力、弱相互作用力、強相互作用力。大自然都是由這四種自然力構建起來的。

引力

廣義相對論是一種關於引力的理論。1915年，阿爾伯特·愛因斯坦完成了廣義相對論，將重力用一種更精確的方式描述——時空幾何，並指出引力是空間與時間彎曲的一種影響。按照近代物理的觀點，引力作用是通過場(質點造成的時空彎曲）或通過交換場的量子實現的，引力場的量子稱為引力子。

在4種基本相互作用中最弱，遠小於強相互作用、電磁相互作用和弱相互作用，在微觀現象的研究中通常可不予考慮，然而在天體物理研究中起決定性作用。

電磁力

麥克斯韋方程統一了電和磁兩種相互作用。在其理論中電磁力是電荷、電流在電磁場中所受力的總稱；電磁力是四種基本力中第二強的力，作用於電子等所有帶電荷的粒子之間。作用於固體原子和分子之間的電磁力使固體具有硬度，這種力也具有磁性和發光的特性。攜帶電磁力的粒子叫光子，它也是產生光線的粒子。

強核力

強核力是四種基本力中最強的力。它存在於一個原子的原子核（核）內，把原子內的中子和帶正電荷的質子結合在一起（質子經常試圖互相推開，如果沒有強核力，它們將相互飛開）。載有強核力的粒子叫做膠子。

弱核力

弱核力是四種基本力中第二弱的力。它引起放射性衰變（原子的原子核破裂），稱為貝塔衰變。放射性的原子不穩定，是因為它的原子核容納了太多的中子，當貝塔衰變發生時，一個中子變成一個質子，釋放出電子（這種情況下稱為β粒子）。弱相互作用是由W粒子和Z粒子傳遞的。

統一理論

弱核力是四種基本力中第二弱的力。它引起放射性衰變（原子的原子核破裂），稱為貝塔衰變。放射性的原子不穩定，是因為它的原子核容納了太多的中子，當貝塔衰變發生時，一個中子變成一個質子，釋放出電子（這種情況下稱為β粒子）。弱相互作用是由W粒子和Z粒子傳遞的。

70年代中期，科學家進一步提出強、弱、電磁三種作用統一的大統一理論。大統一理論的結論之一是預言質子要衰變，這與實驗結果有矛盾。大統一理論雖然還未獲得成功，但是尋找四種相互作用統一的研究工作不會中斷，人們仍在攀登這一高峰。

弦理論（stringtheory）是理論物理學上的一門學說。弦論的一個基本觀點就是，自然界的基本單元不是電子、光子、中微子和夸克之類的粒子。這些看起來像粒子的東西實際上都是很小很小的弦的閉合圈（稱為閉合弦或閉弦），閉弦的不同振動和運動就產生出各種不同的基本粒子。弦論是現在最有希望將自然界的基本粒子和四種相互作用力統一起來的理論。

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