基本交互作用

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基本交互作用(fundamental interaction),為物質間最基本的交互作用,常稱為自然界四力宇宙基本力。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交互作用的機制得到描述和解釋。

名稱 相對強度(以強交互作用為準) 性質(對距離的作用大小) 作用的範圍( 傳遞交互作用的中間玻色子
強交互作用 1 1/r7 10-15 膠子
電磁交互作用 1/137 1/r2 無限大 光子
弱交互作用 10-13 1/r5 - 7 10-18 W及Z玻色子(W±,Z0
重力交互作用 10-39 1/r2 無限大 重力子

大統一理論認為:強交互作用、弱交互作用和電磁交互作用可以統一成一種交互作用,目前統一弱交互作用電磁交互作用電弱統一理論已經獲得實驗證實。

重力交互作用[編輯]

重力交互作用,簡稱重力引力,是四個基本交互作用中最弱的,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,重力交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1/r^2的計算式推論出來。不像其他的交互作用,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。

而由於其廣泛的作用範圍,重力可以解釋一些大範圍的天文現象,比如:銀河系、黑洞宇宙膨脹;以及基本天文現象例如:行星公轉;還有一些生活常識例如物體下落、很重的物體好像被固定在地上、人不能跳得太高等。

萬有引力是第一種被數學理論描述的交互作用。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·牛頓據傳說看到蘋果掉落時發現地心重力,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例。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影響。

如今,一個活躍的領域正致力於用一個使用範圍更廣的理論來統一廣義相對論和量子力學大統一理論。在量子力學中,一個在量子重力理論中設想的粒子-重力子被廣泛地認為是一個傳遞重力的粒子。重力子仍是假想粒子,目前還沒有被觀測到。

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重力,但是仍有不少描述萬有引力的替代理論。這些在物理學界嚴格審視下的理論都是為了減少一些廣義相對論的局限性,而目前觀測工作的焦點就是確定什麼理論修正廣義相對論的局限性是可能的。

電磁交互作用[編輯]

世上大部分物質都具有電磁力,而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。

強交互作用[編輯]

強交互作用又稱為強核力,所有存在宇宙中的物體都是由子構成,而原子核是由中子質子組成。中子沒有電荷,而質子則帶正電荷;但需要牽引力把它們結合在一起,而強交互作用就是這種「牽引力」

弱交互作用[編輯]

弱交互作用,或弱核力,可以說是核能另一種來源,主要是核子產生之天然輻射,四種交互作用中,弱交互作用只比重力強一點。

參見[編輯]

參考資料[編輯]