引 力
地球上沒(méi)有一種生物的高度超過(guò)100米,沒(méi)有一座高山的高度會(huì)超過(guò)1萬(wàn)米——現(xiàn)在沒(méi)有,將來(lái)也不可能有。這是為什么呢?原來(lái)這是引力在起作用。引力把所有物體都拉向一個(gè)共同的中心。山越高也就越重,所受的地心引力也就越大;如果山太高的話,引力就會(huì)使山陷入地殼內(nèi)。想繼續(xù)往上長(zhǎng)高也不可能。樹木、飛禽、走獸、游魚……所有的動(dòng)植物的生長(zhǎng),都不能違反引力的制約。
大自然的安排真是非常微妙,我們?nèi)祟惖拇笮∏『媒橛谔?yáng)和一個(gè)分子之間——太陽(yáng)直徑是1.392×109米,一個(gè)分子的直徑則大約是10-9米,正好是橫跨宏觀世界和微觀世界的中心點(diǎn)。
人要是小得像螞蟻,就永遠(yuǎn)寫不出書來(lái),因?yàn)橐慌_(tái)螞蟻大小的打字機(jī)的鍵盤,都會(huì)粘在一起,一本書的書頁(yè)也是一樣;如果人的身高長(zhǎng)到現(xiàn)在的2倍,走路時(shí)就會(huì)像踩高蹺那么危險(xiǎn)……
宇宙中的任何比小行星大的物體都呈球形,這是物體受引力的作用結(jié)果。
引力是我們?nèi)粘I钪凶铍y擺脫的力,大到星系,小到地球上的每一個(gè)物種,無(wú)不受到引力的影響。樹上的果子只能往下掉,不能往上飛就是一個(gè)例子。
一個(gè)沒(méi)有引力的世界是非常可怕的,星球在太空中隨意飄蕩,每個(gè)人都沒(méi)有辦法站在地上,甚至這些所謂的星球或人類就根本不能形成——因?yàn)椋瑳](méi)有引力,原子就無(wú)法凝聚成物質(zhì)!
電磁力
當(dāng)我們把尺度縮小到分子大小時(shí),電磁力就接管了——因?yàn)榛玖W拥馁|(zhì)量都很小,所以引力在粒子物理中就起不了大作用。
伸開五指把手插進(jìn)一個(gè)裝著糖果的糖罐里,沒(méi)有人期望你會(huì)帶出糖果來(lái),除非你存心用手抓一把糖果出來(lái)。但是,如果糖罐里裝的不是糖果,而是顆粒狀的砂糖,當(dāng)你把手抽離罐口時(shí),手上肯定沾滿了很小的糖粒,這是電力把它們沾上的。
基本粒子大多數(shù)都帶電(也有少部分粒子不帶電),因此他們之間都有電磁力。在日常生活中,與人類衣、食、住、行密切相關(guān)的一切,電磁力起著極為重要的作用。電動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)以及電燈、電話、電視、因特網(wǎng)等電子設(shè)備中,其基本原理都導(dǎo)源于電磁力。
強(qiáng)力和弱力
在更小的尺度上,強(qiáng)力和弱力出現(xiàn)了。強(qiáng)力的作用范圍很小。只有10-15米左右,這大致與質(zhì)子、中子的大小相當(dāng),因此,它是原子核內(nèi)最主要的力,原子核之所以如此堅(jiān)固,就是由于強(qiáng)力的束縛。
弱力的尺度更小,只有10-16—10-18米,而且微弱得多,但在粒子物理中扮演的角色卻不容忽視。有的基本粒子,例如輕子(電子、中微子)就不受強(qiáng)力影響而受弱力影響。
原子尺寸約為10-10米,越過(guò)強(qiáng)力范圍10萬(wàn)倍,分子就更大了,因此討論原子、分子物理時(shí)無(wú)需涉及強(qiáng)力,更遑論弱力了。
在最小的尺度上,即10-35處(普郎克長(zhǎng)度),這個(gè)尺度相當(dāng)于一個(gè)質(zhì)子大小的10-20分之一,這是我們無(wú)法了解的世界,到了這個(gè)尺度,理論物理學(xué)家的猜測(cè)是:上述四種力可能會(huì)統(tǒng)一成一種力。