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大学物理学(上册):基本力的本质及电磁、强、弱力简介

时间:2023-11-05 理论教育 版权反馈
【摘要】:以上形形色色的力,就其本质而言,都来自四种基本力,它们是万有引力、电磁力、强力和弱力.下面对电磁力、强力和弱力作简单介绍.存在于静止电荷之间的电性力以及存在于运动电荷之间的电性力和磁性力,由于它们在本质上相互联系,总称为电磁力.在微观领域中,还发现有些不带电的中性粒子也参与电磁相互作用.电磁力和万有引力一样都是长程力,但与万有引力不同,它既有表现为引力的,也有表现为斥力的,比万有引力大得多.两个质

大学物理学(上册):基本力的本质及电磁、强、弱力简介

以上形形色色的力,就其本质而言,都来自四种基本力,它们是万有引力、电磁力、强力和弱力.下面对电磁力、强力和弱力作简单介绍.

存在于静止电荷之间的电性力以及存在于运动电荷之间的电性力和磁性力,由于它们在本质上相互联系,总称为电磁力.在微观领域中,还发现有些不带电的中性粒子也参与电磁相互作用.电磁力和万有引力一样都是长程力,但与万有引力不同,它既有表现为引力的,也有表现为斥力的,比万有引力大得多.两个质子之间的电力要比同距离下的万有引力大上1036倍.由于分子或原子都是由电荷组成的系统,所以它们之间的作用力基本上就是它们的电荷之间的电磁力.物体之间的弹力和摩擦力以及气体的压力浮力、黏滞阻力等都是相邻原子或分子之间作用力的宏观表现,因此基本上也是电磁力.

当人们对物质结构的探索进入比原子还小的亚微观领域中时,发现在核子、介子和超子之间存在一种强力,又叫强相互作用.正是这种力把原子内的一些质子以及中子紧紧地束缚在一起,形成原子核.强力是比电磁力更强的基本力,两个相邻质子之间的强力可达104 N,比电磁力大102 倍.强力是一种短程力,其作用范围很短.粒子之间距离超过10-15m 时,强力小得可以忽略;小于10-15 m时,强力占主要支配地位;而且直到距离减小到大约4×10-16m 时,它都表现为引力.距离再减小,强力就表现为斥力了.(www.xing528.com)

在亚微观领域中,人们还发现一种短程力,叫弱力,也叫弱相互作用.弱力在导致β 衰变放出电子中微子时,显示出它的重要性.两个相邻质子之间的弱力只有10-2N 左右.

认识到基本力只有四种,这是20 世纪30 年代物理学的一大成就.在此之后,科学家们致力于发现这四种力之间的联系.爱因斯坦追求物理规律的和谐、简洁和统一.他试图把万有引力和电磁力统一起来,但没有成功.20 世纪60 年代,格拉肖(S.L.Glashow)、温伯格(S.Weinberg)和萨拉姆(A.Salam)在杨振宁等提出的理论基础上,发展了弱力与电磁力相统一的理论,并在20 世纪70 年代和80 年代初得到了实验的证明,这是物理学发展史上又一个里程碑.人们期待有朝一日能建立起弱、电、强的“大统一”理论,以致最后创立统一四种基本力的“超统一”理论.

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