Čtyři základní síly přírody

od chůze po ulici, po vypuštění rakety do vesmíru, přilepení magnetu na lednici, fyzické síly působí všude kolem nás. Ale všechny síly, které zažíváme každý den (a mnozí to neuvědomujeme, můžeme zažít každý den), může být smrskl na pouhé čtyři základní síly:

1. Gravitace.
2. slabá síla.
3. elektromagnetismus.
4. silná síla.

tyto se nazývají čtyři základní síly přírody a řídí vše, co se děje ve vesmíru.,

gravitace

gravitace je přitažlivost mezi dvěma objekty, které mají hmotnost nebo energii, ať už je to vidět při pádu skály z mostu, planety obíhající hvězdu nebo měsíc způsobující příliv oceánu. Gravitace je pravděpodobně nejintuitivnější a nejznámější ze základních sil, ale je to také jeden z nejnáročnějších vysvětlit.

Isaac Newton byl první, kdo navrhl myšlenku gravitace, údajně inspirovanou jablkem padajícím ze stromu. Gravitaci popsal jako doslovnou atrakci mezi dvěma objekty., O staletí později Albert Einstein navrhl prostřednictvím své teorie obecné relativity, že gravitace není přitažlivost ani síla. Místo toho je to důsledek objektů, které ohýbají časoprostor. Velký objekt pracuje na časoprostoru trochu jako to, jak velká koule umístěná uprostřed listu ovlivňuje tento materiál, deformuje ho a způsobuje, že další menší předměty na listu padají směrem ke středu.

přestože gravitace drží planety, hvězdy, sluneční soustavy a dokonce i galaxie dohromady, ukazuje se, že je nejslabší ze základních sil, zejména v molekulárních a atomových měřítcích., Přemýšlejte o tom takto: jak těžké je zvednout míč ze země? Nebo zvednout nohu? Nebo skočit? Všechny tyto akce působí proti gravitaci celé země. A na molekulární a atomové úrovni nemá gravitace téměř žádný účinek ve srovnání s ostatními základními silami.

Související: 6 Každodenní Věci, Které se Dějí Podivně ve Vesmíru

slabá síla

slabá síla, tzv. slabé jaderné interakce, je zodpovědný za částic rozpadu. Jedná se o doslovnou změnu jednoho typu subatomární částice na jinou., Například neutrino, které se zabloudí v blízkosti neutronu, může přeměnit neutron na proton, zatímco neutrino se stává elektronem.

fyzici popisují tuto interakci výměnou částic nesoucích sílu nazývaných bosony. Specifické druhy bosonů jsou zodpovědné za slabou sílu, elektromagnetickou sílu a silnou sílu. Ve slabé síle jsou bosony nabité částice zvané W A Z bosony. Když se subatomární částice, jako jsou protony, neutrony a elektrony, dostanou do 10^-18 metrů nebo 0, 1% průměru protonu, mohou si tyto bosony navzájem vyměňovat., V důsledku toho se subatomární částice rozpadají na nové částice, podle webu Hyperfyziky Georgia State University.

slabá síla je kritická pro reakce jaderné fúze, které pohánějí slunce a produkují energii potřebnou pro většinu forem života zde na Zemi. To je také důvod, proč archeologové mohou používat uhlík-14 K dnešnímu dni starověké kosti, dřevo a další dříve žijící artefakty. Uhlík-14 má šest protonů a osm neutronů; jeden z těchto neutronů se rozkládá na proton, aby vytvořil dusík-14, který má sedm protonů a sedm neutronů., Tento rozpad se děje předvídatelnou rychlostí, což vědcům umožňuje určit, jak staré jsou takové artefakty.

elektromagnetická síla

elektromagnetická síla, nazývaná také Lorentzova síla, působí mezi nabitými částicemi, jako záporně nabité elektrony a pozitivně nabité protony. Protilehlé poplatky přitahují jeden druhého, zatímco jako náboje odpuzují. Čím větší je náboj, tím větší je síla. A podobně jako gravitace, tato síla může být cítit z nekonečné vzdálenosti (i když síla by byla v této vzdálenosti velmi, velmi malá).,

jak název napovídá, elektromagnetická síla se skládá ze dvou částí: elektrické síly a magnetické síly. Nejprve fyzici popsali tyto síly jako oddělené od sebe, ale vědci si později uvědomili, že tyto dvě jsou složky stejné síly.

elektrická složka působí mezi nabitými částicemi, ať už se pohybují nebo stacionární, vytváří pole, kterým se náboje mohou navzájem ovlivňovat. Jakmile se však tyto nabité částice uvedou do pohybu, začnou zobrazovat druhou složku, magnetickou sílu., Částice vytvářejí magnetické pole kolem nich, jak se pohybují. Takže když elektrony zoom přes drát nabíjet počítač nebo telefon nebo zapnout televizor, například, drát se stává magnetický.

SOUVISEJÍCÍ: Jak funguje magnetické pole Slunce (Infographic)

elektromagnetické síly se přenášejí mezi nabitými částicemi výměnou bosonů bez hmotnosti, nesoucích sílu nazývaných fotony, které jsou také částicovými složkami světla. Fotony nesoucí sílu, které se vyměňují mezi nabitými částicemi, jsou však jiným projevem fotonů., Jsou virtuální a nezjistitelné, i když jsou technicky stejné částice jako skutečný a zjistitelné verze, podle University of Tennessee, Knoxville.

elektromagnetická síla je zodpovědná za některé z nejčastěji se vyskytujících jevů: tření, pružnost, normální síla a síla, která drží pevné látky pohromadě v daném tvaru. Je to dokonce zodpovědný za táhnout, že ptáci, letadla a dokonce i Superman zkušenosti při létání. Tyto akce mohou nastat kvůli nabitým (nebo neutralizovaným) částicím, které vzájemně interagují., Normální síla, která drží knihu na vrcholu tabulky (místo gravitace tahání knihu až k zemi), například, je důsledkem elektronů v atomech tabulky odpuzující elektrony v atomech knihy.

silná jaderná síla

silná jaderná síla, nazývaná také silná jaderná interakce, je nejsilnější ze čtyř základních přírodních sil. Je to 6 tisíc bilionů bilionů bilionů (to je 39 nul po 6!) krát silnější než síla gravitace, podle webu Hyperfyziky. A to proto, že spojuje základní částice hmoty dohromady a vytváří větší částice., Drží pohromadě kvarky, které tvoří protony a neutrony, a část silné síly také udržuje protony a neutrony atomového jádra pohromadě.

podobně jako slabá síla působí silná síla pouze tehdy, když jsou subatomární částice extrémně blízko sebe. Podle webu Hyperfyziky musí být někde do 10 až 15 metrů od sebe, nebo zhruba do průměru protonu.

silná síla je divné, protože na rozdíl od některého z dalších základních sil, to bude slabší, jako subatomární částice pohybovat blíže k sobě., Ve skutečnosti dosahuje maximální síly, když jsou částice nejdále od sebe, podle Fermilab. Jakmile jsou v dosahu, masově nabité bosony zvané gluony přenášejí silnou sílu mezi kvarky a udržují je „lepené“ dohromady. Nepatrný zlomek silné síly zvané zbytková silná síla působí mezi protony a neutrony. Protony v jádru se navzájem odpuzují kvůli jejich podobnému náboji, ale zbytková silná síla může překonat tuto odpuzování, takže částice zůstávají vázány v jádru atomu.,

Související: Jaderné Generátory Energie NASA Deep Space Sondy (Infographic)

Sjednocující povahy

zbývající otázka ze čtyř základních sil je, zda jsou to vlastně projevy jen jednu velkou silou vesmíru. Pokud ano, každý z nich by měl být schopen se spojit s ostatními, a už existují důkazy, že mohou.,

Fyzici Sheldon Glashow a Steven Weinberg z Harvardské Univerzity s Abdus Salam z Imperial College v Londýně získal Nobelovu Cenu za Fyziku v roce 1979 za sjednocení elektromagnetické síly s slabá síla tvořit koncept elektroslabých sil. Fyzici, kteří pracují na nalezení takzvané Velké sjednocené teorie, mají za cíl sjednotit elektroslabou sílu se silnou silou, aby definovali elektronukleární sílu, kterou modely předpovídaly, ale vědci dosud nepozorovali., Závěrečná část skládačky by pak vyžadovala Sjednocení gravitace s elektronukleární silou k rozvoji tzv. teorie všeho, teoretického rámce, který by mohl vysvětlit celý vesmír.fyzici

však zjistili, že je velmi obtížné sloučit mikroskopický svět s makroskopickým. Ve velkých a zejména astronomických měřítcích dominuje gravitace a je nejlépe popsána Einsteinovou teorií obecné relativity. Ale v molekulárních, atomových nebo subatomárních měřítcích kvantová mechanika nejlépe popisuje přirozený svět., A zatím nikdo nepřišel s dobrým způsobem, jak spojit tyto dva světy.