什么是基本力四种基本力？

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F is for fundamental forces

无论是手里拿着一本书，还是上下左右滑动手机屏幕，都在施加一种力。这种涉及物理接触的力在我们的日常生活中无处不在。摩擦和空气阻力等都是接触力牛顿描述运动定律。

当物理学家谈论它时基本力他们说的是不同的事情：完全没有接触的物体可以相互影响。这种鬼魂般的超距效应曾经让牛顿感到非常困惑。

如今，物理学家将奥秘归因于空间中弥漫的奥秘场场是现代理解中最基本的存在。场，可以说是两个物体之间的基本媒介。电磁力、弱力、强力和引力在这四种已知的基本力中，前三种基本力和量子场每个量子场都有相应的粒子，称为规范玻色子，它是一种媒介粒子（即负载粒子），负责传递基本力。相比之下，重力是独立的，由完全不同的物理定律控制。

基本力和我们在日常生活中可以注意到的普通力的区别在于，基本力不能简化为另一种力或领域。但有多少基本力不能转化为其他力呢？物理学家还没有最终的答案。

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电磁力

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19世纪，包括法拉第和麦克斯韦物理学家进行了大量的实验和理论研究，证明了电和磁实际上是一个统一现象的两个方面：移动电流可以产生磁场，变化的磁场可以产生电场。麦克斯韦的电磁理论表明，电场和磁场总是以恒定的速度-光速传播。到20世纪，量子场理论的发展表明，电磁力是所有带电粒子之间的基本力：同性电荷相互排斥，异性电荷相互吸引；南北磁极也发生了类似的情况，但不同的是，磁极总是成对出现，没有磁单极子可以独立移动。

量子电动力学是现在用来解释电磁力的量子场论。根据量子电动力学，我们知道电磁力的载力粒子是光子，不同能量的光子对应于不同频率的波，而电磁波谱是对所有这些波的统称。电磁力还不止于此，它是一种能将带负电的电子与带正电荷的原子核结合起来的力，因此这种力确保了稳定的原子得以形成，化学反应得以发生。除此之外，它还负责日常生活中的许多力，比如从原子级来看，摩擦力是一种由电子间的相互作用所导致的力。

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弱力

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【什么是基本力四种基本力？】

弱力之所以被称为弱力，是因为它比重力强，但它距离很短（10?1?米）下有效 。弱力支配粒子的衰变，没有它，太阳就不会燃烧。

弱载力粒子有三种，即W?、W?和Z?玻色子。物理学家认为，在很高的能量下，电磁力和弱力应该统一成电弱力，也就是说，它们是弱力的两面。然而，当他们试图用弱量子场论来描述弱力和电磁力时，他们总是遇到一个问题，即弱电理论需要光子W?、W?和Z?都是无质量的。

1967年，物理学家萨拉姆和温伯格提出所有颗粒在宇宙爆炸中产生时，确实是无质量的，在弱电磁力和四种携带它们的颗粒之间有完美的对称性。但这种对称性是不稳定的，随着宇宙的冷却，它会经历所谓的对称性自发对称破缺在这个过程中，不同的粒子获得了不同的质量。

他们使用它来实现这种转变希格斯等几年前发明的数学技能。W?等待粒子与所谓的粒子通过希格斯场相互作用以获得质量。与希格斯场相关的粒子被称为希格斯粒子，最终在2012年被发现。

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强力

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夸克它是原子核中质子和中子的基本粒子，在亚原子尺度下，强烈负责将夸克束缚在一起。强度是四种基本力中最强的，在10?1?米的尺度下，它比电磁力强137倍，比弱相互作用强上百万倍。

负责传递强力的载力粒子是胶子，它携带色荷，因此它可以与同样有色荷的夸克相互作用。我们知道，带电粒子越远，电磁力就越弱，但有趣的是，当夸克和胶水分开时，它们之间的力就越强，并试图把它们拉回来。这种现象被称为渐近自由 。正因为如此，夸克和胶子不能独立存在，只能作为质子和中子等较大复合粒子的一部分出现。

在量子场理论中，强烈的解释理论被称为量子色动力学 。长期以来，物理学家一直试图将量子电动力学和量子色动力学结合起来。在宇宙形成早期的高能环境中，电弱和强度也被认为是一体的。统一电磁力、弱力和强力的理论被称为大统一理论 。物理学家几十年来一直在寻找统一理论的实验证据，如理论预测的质子衰变。

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引力

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在四种自然基本力中，电磁力、强度和弱力由量子场论描述，通过量子粒子传播；只有第四种基本力——重力，不同于其他三种。重力是已知的四种基本力中最弱的。在1687年出版的数学物理作品《原理》中，牛顿用一个公式来描述能让苹果从树上掉下来，让行星绕恒星轨道运行的力。在他的描述中，引力是告诉物体如何运动的力 。两个物体之间的重力与它们的质量成正比，与它们之间的平方成正比。

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虽然牛顿的重力在大多数情况下都很好，但有一个明显的问题——它似乎可以跨越很长的距离，并立即工作。这个问题一直困扰着牛顿本人，直到爱因斯坦出现。1916年，爱因斯坦提出广义相对论，重新定义重力，重力不再仅仅是一个物体的属性，而是整个宇宙的属性，它是物体时空弯曲的结果 。时空中任何重力场的强度都是时空弯曲的程度，优质物体沿着这些看不见的弯曲曲线坠落。爱因斯坦的引力理论已经通过了迄今为止所有的测试。近年来，主要新闻媒体的头条新闻引力波、黑洞都是广义相对论描述的。

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第五种力？

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四，看起来是非常随机的一个数字，为什么不可能有更多的基本力？事实上，物理学家很早就开始寻找第五种力存在的可能性了。例如，1986年，麻省理工的一组物理学家宣称他们发现了一种表现为反引力的第五种力——超荷；大约在2000年，物理学家提出了一种叫做精质，解释当时刚发现的不久。暗能量；2004年，两位物理学家提出了一种会随环境而变化的方法变色龙力，最新的模拟显示，在变色龙力的宇宙中，我们现在观察到的星系也会形成。

20152000年，匈牙利的一个团队在不稳定的同位素铍-8的衰变中发现了异常，这暗示着或许存在着一种新的、极度微弱的粒子——它的质量大约为17MeV，它是电子质量的33倍左右。如果能得到证实，对于解释暗物质的本质和统一几种基本力具有重要意义。

20192000年，同样的研究团队在氦原子核的衰变中也看到了类似的异常，这是对以往结果的进一步确认。研究人员提出的新粒子是一种疏质子X玻色子可能对应第五种基本力。如果他们的发现最终得到证实，那将是一项非凡的成就，这意味着我们发现了一种新的粒子和一种新的基本力。但在此之前，还有很多工作要做。卡尔·萨根所说：非凡的主张需要非凡的证据。

#创作团队：
文字：原原
封面/插图：岳岳
#参考来源：
http://tech.mit.edu/V105/N58/force.58n.html
https://www.newscientist.com/article/mg24632821-000-we-have-seen-hints-of-a-new-fundamental-force-of-nature/#bx3282010B3
https://www.discovermagazine.com/the-sciences/what-is-the-fifth-forcehttps://phys.org/news/2019-11-fundamental-havent.html
https:/
/astronomy.com/news/2020/03/the-fifth-force-what-is-it
https://www.quantamagazine.org/new-boson-claim-faces-scrutiny-20160607/
http://tech.mit.edu/V105/N58/force.58n.html

什么是基本力 四种基本力？

什么是基本力四种基本力？