四种基本力

为什么地球会沿着轨道绕着太阳运行？光是如何传播的？又是什么把原子和原子核束缚在一起？

几个世纪以来，科学家一直试图描述那些支配着最大尺度和最小尺度上相互作用的力，从行星到粒子。他们明白，有四种基本力——引力、电磁力，以及强核力和弱核力——它们共同塑造了我们所在的宇宙。

引力

我们最熟悉的力就是引力。它让我们能稳稳站在地面上，也让地球沿着轨道围绕太阳运行。

根据广义相对论，引力可以理解为时空结构中的弯曲和褶皱，它们会影响星系、恒星、行星甚至光的运动。任何有质量的物体都会在时空中压出一个“凹陷”，使物体之间相互吸引。

引力是一种把两个物体拉向彼此的吸引力。它的强度大致会随着两个物体质量的增大而增大，但随着它们之间距离的平方而减小。也就是说，如果月球到地球的距离变成现在的两倍，那么两者之间的引力就只有

Despite being the weakest force, gravity works across infinite distances, making it responsible for the formation of the universe’s structure.

Electromagnetic Force

我们的电视机由电磁力驱动。光携带着这种力，它在夜晚照亮我们的房屋，让电子保持在原子核周围的轨道上，并使化合物得以形成。

顾名思义，电磁力是同时包含电和磁的力。它们相互交织——运动的电场会产生磁场，反之亦然。

和引力一样，电磁力的强度随物体间距离的平方而减弱，并且作用范围无限远。不过，电磁力只对带电物体起作用，而它究竟是吸引还是排斥，取决于各自的电荷。两个负电荷或两个正电荷相互排斥；一正一负则相互吸引。

虽然电磁力比引力强，但在大型物体中，它常常被形成中性原子的等量正负电荷所抵消。例如，地球因其液态核心中的电流而拥有磁场；然而，地球本身是电中性的。

强核力

核力影响着我们的日常生活，但它们作用的距离比原子还小。

强核力，简称强力，把原子的组成单元结合在一起。它总是表现为吸引，并在原子中两个不同尺度上起作用。在原子核的层面上，强力把构成元素本质的质子和中子结合在一起。在更小的尺度上，强力把构成中子和质子本身的、带相反电荷的夸克结合在一起。

正如其名所示，强力是基本力中最强的。它大约比电磁力强 100 倍，比引力强 100 万亿万亿万亿倍。

然而，强力只对非常非常小的距离有影响。对于任何大于中等大小原子核的东西（约比人类头发宽度小 1 亿倍），它的影响会迅速减弱，其他力会变得更强。

弱核力

弱力负责亚原子粒子之间的相互作用——这些微小粒子是物质的组成单元，比如质子、中子和电子。

特别的是，弱力可以把一种夸克变成另一种。质子和中子由两种夸克组成，即上夸克和下夸克。弱力可以把中子中的一个下夸克变成上夸克，这会使中子变成质子，并将其电荷从中性变为正电。如果那个中子位于原子核中，变成质子就会使该原子变成另一种元素。这样的反应在我们的太阳中时刻发生着，赋予它发光所需的能量。这类作用也发生在放射性衰变中，即原子自发释放能量和亚原子粒子时。

弱力作用于最小的距离尺度，比