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基本力有几种

基本力有几种

更新时间:2023-10-06 10:56:45

基本力有几种

基本力

即自然界的4种基本力 万有引力、电磁力、弱相互作用力、强相互作用力

长期以来,人们有一种朴素的愿望,世界是统一的,各种基本相互作用应该有统一的起源。许多著名物理学家,例如爱因斯坦、海森堡、泡里(Pauli)等,在晚年致力于统一理论的研究,但是没有取得成功。

麦克斯韦方程统一了电和磁两种相互作用, 温伯格(1967年)和萨拉姆(1968年)在格拉肖早期工作的基础上,成功地建立了一个优美的理论,把电磁力和弱相互作用力看做是一个单一的力--电弱力--的不同表现形式,从而把它们统一起来。这模型的成功加深了人类对弱作用和电磁作用本质的认识,也推动人们在规范理论基础上把各种相互作用统一起来的努力。 20世纪的物理学有两次大的革命:一次是狭义相对论和广义相对论,它几乎是爱因斯坦一人完成的;另一次是量子理论的建立。经过人们的努力,量子理论与狭义相对论成功地结合成量子场论,这是迄今为止最为成功的理论。

广义相对论也有长足的发展,在小至太阳系,大至整个宇宙范围里,实验观测与理论很好地符合。但在极端条件下,引出了时空奇异,显示了理论自身的不完善。就我们现在的认识水平,量子场论和广义相对论是相互不自洽的,因此量子场论和广义相对论应该在一个更大的理论框架里统一起来。

现在已经知道,自然界中总共4种相互作用力除有引力之外的3种都可有量子理论来描述,电磁、弱和强相互作用力的形成是用假设相互交换量子来解释的。但是,引力的形成完全是另一回事,爱因斯坦的广义相对论是用物质影响空间的几何性质来解释引力的。在这一图像中,弥漫在空间中的物质使空间弯曲了,而弯曲的空间决定粒子的运动。人们也可以模仿解释电磁力的方法来解释引力,这时物质交换的量子称为引力子,但这一尝试却遇到了理论上的很多困难。

上个世纪后半叶以来,不少科学家提出了各种大统一理论,希望将四种力用一种理论统一起来,但都遇到这样那样的困难,其中只有弱力和电磁力的统一(称之为电弱力)较为满意。用规范理论统一四种基本相互作用是一种诱人的因素,但是在前进道路上也有可能会遭到失败。也许人们还会寻找新的途径去统一各种基本的相互作用。通过一系列探索、失败、成功,再失败,再成功,不断发现矛盾,解决矛盾,每一次循环都在加深着人类对自然界的认识。

基本力的相对强度:

若万有引力为1

则弱力为10^25

电磁力为10^36

强力为10^38

强相互作用力、电磁相互

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