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    光明日报 2012年08月11日 星期六

    “掌管”世界的力

    王乃仙 《 光明日报 》( 2012年08月11日   12 版)
    资料图片
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        引 力

     

        地球上没有一种生物的高度超过100米,没有一座高山的高度会超过1万米——现在没有,将来也不可能有。这是为什么呢?原来这是引力在起作用。引力把所有物体都拉向一个共同的中心。山越高也就越重,所受的地心引力也就越大;如果山太高的话,引力就会使山陷入地壳内。想继续往上长高也不可能。树木、飞禽、走兽、游鱼……所有的动植物的生长,都不能违反引力的制约。

     

        大自然的安排真是非常微妙,我们人类的大小恰好介于太阳和一个分子之间——太阳直径是1.392×109米,一个分子的直径则大约是10-9米,正好是横跨宏观世界和微观世界的中心点。

     

        人要是小得像蚂蚁,就永远写不出书来,因为一台蚂蚁大小的打字机的键盘,都会粘在一起,一本书的书页也是一样;如果人的身高长到现在的2倍,走路时就会像踩高跷那么危险……

     

        宇宙中的任何比小行星大的物体都呈球形,这是物体受引力的作用结果。

     

        引力是我们日常生活中最难摆脱的力,大到星系,小到地球上的每一个物种,无不受到引力的影响。树上的果子只能往下掉,不能往上飞就是一个例子。

     

        一个没有引力的世界是非常可怕的,星球在太空中随意飘荡,每个人都没有办法站在地上,甚至这些所谓的星球或人类就根本不能形成——因为,没有引力,原子就无法凝聚成物质!

     

        电磁力

     

        当我们把尺度缩小到分子大小时,电磁力就接管了——因为基本粒子的质量都很小,所以引力在粒子物理中就起不了大作用。

     

        伸开五指把手插进一个装着糖果的糖罐里,没有人期望你会带出糖果来,除非你存心用手抓一把糖果出来。但是,如果糖罐里装的不是糖果,而是颗粒状的砂糖,当你把手抽离罐口时,手上肯定沾满了很小的糖粒,这是电力把它们沾上的。

     

        基本粒子大多数都带电(也有少部分粒子不带电),因此他们之间都有电磁力。在日常生活中,与人类衣、食、住、行密切相关的一切,电磁力起着极为重要的作用。电动机、发电机以及电灯、电话、电视、因特网等电子设备中,其基本原理都导源于电磁力。

     

        强力和弱力

     

        在更小的尺度上,强力和弱力出现了。强力的作用范围很小。只有10-15米左右,这大致与质子、中子的大小相当,因此,它是原子核内最主要的力,原子核之所以如此坚固,就是由于强力的束缚。

     

        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却不容忽视。有的基本粒子,例如轻子(电子、中微子)就不受强力影响而受弱力影响。

     

        原子尺寸约为10-10米,越过强力范围10万倍,分子就更大了,因此讨论原子、分子物理时无需涉及强力,更遑论弱力了。

     

        在最小的尺度上,即10-35处(普郎克长度),这个尺度相当于一个质子大小的10-20分之一,这是我们无法了解的世界,到了这个尺度,理论物理学家的猜测是:上述四种力可能会统一成一种力。

     

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