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| 聖嚴法師 |
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：居士文章
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自然界的四種作用力
1.電磁相互作用 物理的實在除了粒子還有電磁場。電磁場具有動量和能量且能傳播電磁波。這使人們聯想萬有引力定律也是物理的實在，能傳播引力波，也有許多人努力探測它，但尚無很好的結果。電磁波的傳播可用光子解釋，類似地，光子也導致引力子概念的引出。 電磁相互作用力是帶電荷粒子或具有磁矩粒子通過電磁場傳遞著相互之間的作用。屬於自然界中四種作用力之一。 是帶電粒子與電磁場的相互作用以及帶電粒子之間通過電磁場傳遞的相互作用。它是自然界的一種基本相互作用。電磁力遵循庫侖定律 電磁力隨距離減小的規律與萬有引力相似：當距離增大到原來的2倍時，它們減小到原來的1/4。 在強度上它次於強相互作用而居於四種相互作用的第二位。在四種相互作用中，人們對電磁相互作用的基本規律最為了解。電磁相互作用和引力相互作用是長程力，它們可以在宏觀尺度的距離中起作用而表現為宏觀現象。宏觀的電磁相互作用理論總結在麥克斯韋方程組中，早在19世紀已為人們所掌握。微觀的電磁作用理論是量子電動力學，它是麥克斯韋理論與量子力學原理的結合。 2.弱相互作用力 弱相互作用力也叫弱作用力，指中子衰變成質子、電子與中微子或反電子中微子。 弱相互作用與電磁相互作用是一種力 3.強相互作用力 最早認識到的質子、中子間的核力屬於強相互作用力，是質子、中子結合成原子核的作用力，後來進一步認識到強子是由誇克構成的，強相互作用力是誇克之間的相互作用力。強相互作用力最強，也是一種短程力。其理論是量子色動力學，強作用是一種色相互作用，具有色荷的誇克所具有的相互作用，色荷通過交換8種膠子而相互作用，在能量不是非常高的情況下， 強相互作用的媒介粒子是介子。強作用具有最強的對稱性，遵從的守恆定律最多。強作用引起的粒子衰變稱為強衰變，強衰變粒子的平均壽命最短，為10-20～10-24s，強衰變粒子稱為不穩定粒子或共振態。 強相互作用力是作用於強子之間的力，是所知四種宇宙間基本作用力(強相互作用力、弱相互作用力、電磁相互作用力、引力相互作用力)最強的，其作用范圍在10-15m范圍內。強相互作用克服了電磁力產生的強大排斥力，把強子緊緊粘合為原子核。 強相互作用力比其它三種基本作用有更大的對稱性。對強相互作用力本質的了解 是物理學的難題。人們用強子的誇克模型和規范場的概念提出量子色動力學， 在這個理論中，強相互作用力是組成強子的誇克之間通過一些稱為膠子的規范粒子場傳遞作用。它被認為是有希望的強相互作用力基本理論。 4.引力相互作用 自然界的四種基本相互作用之一。簡稱引力作用。所有具有質量的物體之間的相互作用，表現為吸引力。 規律是萬有引力定律，更為精確的理論是廣義相對論。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。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。(引力作用表現為吸引力,是具有質量的物體之間的相互作用).所有具有質量的物體之間的相互作用，表現為吸引力，是一種長程力，力程為無窮大。其規律是萬有引力定律，更為精確的理論是廣義相對論。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。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。 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，但是同時又是作用范圍最大的(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。不像其他的相互作用，重力可以廣泛地作用於所有的物質。由於其廣泛的作用范圍，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。 由於其廣泛的作用范圍，引力可以解釋一些大范圍的天文現象，比如：銀河系、黑洞和宇宙膨脹;以及基本天文現象例如：行星的公轉;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相互作用。在古代，亞裡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例。在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。 一個活躍的領域正致力於用一個使用范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，一個在量子引力理論中設想的粒子——引力子被廣泛地認為是一個傳遞引力的粒子。引力子仍是假想粒子，還沒有被觀測到。 盡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，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。
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