kävely kadulla, voit käynnistää raketti avaruuteen, pitää kiinni magneetti jääkaapin, fyysiset voimat toimivat ympärillämme. Mutta kaikki voimat, että me koemme joka päivä (ja paljon, että emme ymmärrä, me koemme joka päivä) voi olla supistettu vain neljä perustavaa voimia:
- Painovoima.
- heikko voima.
- Sähkömagnetismi.
- the strong force.
näitä kutsutaan luonnon neljäksi perusvoimaksi, ja ne hallitsevat kaikkea, mitä maailmankaikkeudessa tapahtuu.,
Vakavuus
Painovoima on vetovoima kahden esineitä, jotka ovat massa tai energia, onko tämä nähnyt pudottamalla kivi, silta, planeetta kiertää tähden tai kuun aiheuttaa valtameren vuorovesi. Painovoima on luultavasti kaikkein intuitiivinen ja tuttu perusoikeuksien voimat, mutta se on myös ollut yksi haastavimmista selittää.
Isaac Newton oli ensimmäinen, joka ehdottaa ajatus painovoima, oletettavasti innoittamana omena putoaa puusta. Hän kuvaili painovoimaa kirjaimelliseksi vetovoimaksi kahden kappaleen välillä., Satoja vuosia myöhemmin Albert Einstein esitti yleisen suhteellisuusteoriansa kautta, että painovoima ei ole vetovoima tai voima. Sen sijaan se on seurausta siitä, että esineet taivuttavat aika-avaruutta. Suuri esine toimii aika-avaruuden vähän kuin miten suuri pallo sijoitettu keskelle arkin vaikuttaa, että materiaali, muotoaan se ja aiheuttaa muita, pienempiä esineitä arkki pudota kohti keskellä.
Vaikka painovoima pitää planeetat, tähdet, aurinkokunnat ja jopa galaksit yhdessä, se osoittautuu heikoin perusoikeuksien voimat, erityisesti molekyyli-ja atomi-asteikot., Ajattele asiaa näin:kuinka vaikeaa on nostaa palloa maasta? Vai nostaa jalkaa? Vai hypätä? Kaikki nämä toimet vaikuttavat koko maan painovoimaan. Molekyylitasolla ja atomitasolla gravitaatiolla ei ole juuri mitään vaikutusta muihin perusvoimiin nähden.
aiheeseen Liittyvät: 6 Arkipäivän Asioita, Jotka Tapahtuvat Oudosti Avaruudessa
heikko voima
heikko voima, jota kutsutaan myös heikko ydinvoima vuorovaikutus, on vastuussa hiukkasten hajoaminen. Tämä on yhden atomin hiukkastyypin kirjaimellinen muutos toiseen., Niinpä esimerkiksi neutriino, joka eksyy lähelle neutronia, voi muuttaa neutronin protoniksi, kun neutriinosta tulee elektroni.
fyysikot kuvaavat tätä vuorovaikutusta bosoneiksi kutsuttujen voimaa kuljettavien hiukkasten vaihdon kautta. Erityiset bosonit ovat vastuussa heikosta voimasta, sähkömagneettisesta voimasta ja voimakkaasta voimasta. Heikossa voimassa bosonit ovat varautuneita hiukkasia, joita kutsutaan W-ja Z-bosoneiksi. Kun atomia pienempiä hiukkasia, kuten protoneja, neutroneja ja elektroneja tulevan 10^-18 metriä, tai 0,1% halkaisija protoni, yksi toinen, ne voivat vaihtaa näitä bosoni., Tämän seurauksena subatomiset hiukkaset hajoavat uusiksi hiukkasiksi Georgian valtionyliopiston Hyperfysiikan verkkosivujen mukaan.
heikko voima on kriittinen nuclear fusion reaktioita, että voima aurinko ja tuottaa energiaa tarvitaan eniten elämänmuotoja täällä Maapallolla. Siksi arkeologit voivat myös käyttää hiili-14: ää muinaisen luun, Puun ja muiden aiemmin elävien esineiden ajoittamiseen. Hiili-14 on kuusi protonia ja kahdeksan neutronia; yksi näistä neutroneista hajoaa protoni tehdä typpi-14, joka on seitsemän protonia ja seitsemän neutroneja., Tämä hajoaminen tapahtuu ennustettavalla nopeudella, jolloin tutkijat voivat määrittää, kuinka vanhoja tällaiset esineet ovat.
Sähkömagneettinen voima
sähkömagneettinen voima, jota kutsutaan myös Lorentz-voima, toimii välillä varautuneita hiukkasia, kuten negatiivisesti varautuneita elektroneja ja positiivisesti varautuneet protonit. Vastakkaiset syyt vetävät toisiaan puoleensa, kun taas kuin räjähteet hylkivät. Mitä suurempi lataus, sitä suurempi voima. Ja aivan kuten painovoima, tämä voima voi olla tuntui ääretön etäisyys (vaikkakin voima olisi hyvin, hyvin pieni, että etäisyys).,
nimensä mukaisesti sähkömagneettinen voima koostuu kahdesta osasta: sähkövoimasta ja magneettisesta voimasta. Aluksi fyysikot kuvailivat näitä voimia toisistaan erillisiksi, mutta tutkijat ymmärsivät myöhemmin, että nämä kaksi ovat saman voiman osia.
sähköinen komponentti toimii välillä varautuneita hiukkasia, ovatko he liikkuvat tai paikallaan, luoda kenttä, jonka maksut voivat vaikuttaa toisiinsa. Mutta kun nämä varatut hiukkaset käynnistyvät, ne alkavat näyttää toista komponenttia, magneettista voimaa., Hiukkaset luovat liikkuessaan ympärilleen magneettikentän. Kun elektronit siis zoomaavat langan läpi lataamaan tietokoneen tai puhelimen tai kytkemään esimerkiksi television päälle, Lanka muuttuu magneettiseksi.
aiheeseen Liittyvät: Miten Auringon Magneettikenttä Toimii (Infographic)
Sähkömagneettiset voimat siirretään välillä varautuneita hiukkasia vaihtamalla massattomia, voima-kuljettaa bosoni kutsutaan fotonit, jotka ovat myös hiukkasen osia valoa. Varattujen hiukkasten välillä vaihtavat voimaa kantavat fotonit ovat kuitenkin fotonien eri ilmentymä., Ne ovat virtuaalisia ja huomaamaton, vaikka ne ovat teknisesti samoja hiukkasia kuin todellinen ja havaittavissa versio, mukaan University of Tennessee, Knoxville.
sähkömagneettinen voima on vastuussa joitakin kaikkein yleisesti kokenut ilmiöitä: kitka, elastisuus, normaali voima ja voima, jolla kiintoaineen yhdessä tietyn muodon. Se on jopa vastuussa lintujen, lentokoneiden ja jopa Teräsmiehen kokemasta raahauksesta lentäessään. Nämä toimet voivat johtua keskenään vuorovaikutuksessa olevista varatuista (tai neutralisoiduista) hiukkasista., Normaali voima, joka pitää kirjaa päälle pöydän (sen sijaan, että painovoima vetää kirjan kautta maahan), esimerkiksi, on seurausta elektronien taulukossa on atomien elektronit hylkivät kirja on atomeja.
vahva ydinvoima voima
vahva vuorovaikutus, jota kutsutaan myös vahva ydinvoima vuorovaikutus, on vahvin neljä perustavaa voimia luonto. Se on 6 tuhatta biljoonaa biljoonaa biljoonaa (se on 39 Nollaa 6: n jälkeen!) kertaa voimakkaammin kuin painovoima, HyperPhysics-sivuston mukaan. Se sitoo aineen perushiukkaset yhteen muodostaen suurempia hiukkasia., Se omistaa yhdessä quarks, jotka muodostavat protonit ja neutronit, ja osa vahva voima pitää myös protonit ja neutronit atomin ydin yhdessä.
aivan kuten heikko voima, vahva voima toimii vain silloin, kun atomia pienemmät hiukkaset ovat erittäin lähellä toisiaan. Ne on jonnekin 10^-15 metrin päässä toisistaan, tai karkeasti sisällä halkaisija protonin, mukaan HyperPhysics verkkosivuilla.
vahva voima on outoa, koska toisin kuin kaikki muut perusoikeuksien voimat, se saa heikompi kuin atomia pienemmät hiukkaset liikkuvat lähemmäksi toisiaan., Se saavuttaa Fermilabin mukaan maksimivahvuuden, kun hiukkaset ovat kauimpana toisistaan. Kun kantaman sisällä, massattomia veloitetaan bosoni kutsutaan gluonit välittävät vahva voima välillä kvarkit ja pitää ne ”liimataan” yhteen. Pieni murto-osa vahva voima nimeltään jäljellä vahva voima toimii protonien ja neutronien välillä. Protonien ydin hylkivät toisiaan, koska niiden vastaavaa maksu, mutta jäljellä voimakas voi voittaa tämä vastenmielisyys, joten hiukkaset pysyä sidottu atomin tuma.,
aiheeseen Liittyvät: Ydinvoima-Generaattorit, Teho NASA: n Deep Space Probes (Infographic)
Yhdistävä luonne
erinomainen kysymys neljä perustavaa voimia on, ovatko he todella ilmenemismuotoja vain yksi suuri voima maailmankaikkeuden. Jos näin on, jokaisen pitäisi pystyä sulautumaan muiden kanssa, ja on jo todisteita siitä, että he voivat.,
Fyysikko Sheldon Glashow ja Steven Weinberg Harvardin Yliopiston kanssa Abdus Salam muassa Imperial College London voitti Nobelin Fysiikan Palkinnon vuonna 1979 yhdistävä sähkömagneettisen voiman kanssa heikko voima muodostaa käsite electroweak voima. Fyysikot pyrkivät löytämään ns. grand unified theory tavoitteena on yhdistää electroweak voiman kanssa vahva voima määritellä electronuclear voima, jonka mallit ovat ennustaneet, mutta tutkijat eivät ole vielä havaittu., Lopullinen palan palapeli olisi sitten vaatia yhdistävä painovoima electronuclear voima kehittää niin sanottu kaiken teoria, teoreettinen viitekehys, joka voisi selittää koko maailmankaikkeuden.
fyysikot ovat kuitenkin havainneet melko vaikeaksi yhdistää mikroskooppinen maailma makroskooppiseen. Suurilla ja erityisesti tähtitieteellisillä asteikoilla painovoima hallitsee ja parhaiten sitä kuvaa Einsteinin yleinen suhteellisuusteoria. Mutta molekyylien, atomien tai subatomisten asteikkojen kohdalla kvanttimekaniikka kuvaa parhaiten luonnollista maailmaa., Toistaiseksi kukaan ei ole keksinyt hyvää tapaa yhdistää noita kahta maailmaa.
Fyysikot opiskelevat quantum gravity tavoitteena on kuvata voimassa kannalta quantum maailma, joka voi auttaa kanssa yhdistää., Olennaista, että lähestymistapa olisi löytö gravitoneja, teoreettinen voima-kuljettaa bosoni ja vetovoima. Gravitaatio on ainoa perusvoima, jonka fyysikot voivat tällä hetkellä kuvata ilman voimankantohiukkasia. Mutta koska kuvaukset kaikkien muiden perusoikeuksien voimat vaativat voima-kuljettaa hiukkasia, tutkijat odottavat gravitoneja on olemassa alkeishiukkastasolla — tutkijat eivät vain ole löytäneet näitä hiukkasia vielä.
tarinaa mutkistaa entisestään pimeän aineen ja pimeän energian näkymätön valtakunta, joka muodostaa noin 95% maailmankaikkeudesta., Se on epäselvää, onko pimeää ainetta ja energiaa koostuvat yhden hiukkasen tai koko joukko hiukkasia, jotka ovat omia voimia ja messenger bosoni.
ensisijainen messenger hiukkanen nykyinen korko on teoreettinen tumma fotoni, joka olisi sovitella vuorovaikutuksesta näkyvän ja näkymättömän maailmankaikkeuden. Jos tummia fotoneja olisi olemassa, ne olisivat avain pimeän aineen näkymättömän maailman havaitsemiseen ja voisivat johtaa viidennen perusvoiman löytymiseen., Toistaiseksi ei kuitenkaan ole todisteita siitä, että tummia fotoneja olisi olemassa, ja jotkut tutkimukset ovat tarjonneet vahvoja todisteita siitä, että näitä hiukkasia ei ole olemassa.