上一期我們聊到了真實的原子世界,科學(xué)家發(fā)現(xiàn)原子其實是空空如也的,
如果把原子的大小比作足球場,
那原子核和電子的大小,就和一只螞蟻的個頭兒差不多大,
而且原子和原子核其實不像很多人想的那樣:有個外殼罩著。實際上,什么都沒有,質(zhì)子和中子是依靠強力捆綁在一起的,而電子是飄在原子核外面的,你無法預(yù)知電子在哪里,甚至連它自己都不知道自己下一刻會去哪里,如果有可能采訪一下電子,它的心聲一定是:
話說回來,電子和原子核都那么小,原子有沒有外殼,原子還是空心的,所以當(dāng)兩個原子相互靠近時,不就會互相滲透了,或者穿過對方?那為什么我們坐在椅子上沒有掉下去?為什么我們很好地站在地面上?
關(guān)于這個問題,我們得先從上古神話聊起。在中國的古老傳說中,宇宙起源于混沌,后來有了伏羲,然后女媧補了個,天造了個人。
其實西方也有類似的傳說,一開始也混沌,后來上帝造了個人。
當(dāng)然,我這里不是要講神學(xué),而是在我們目前科學(xué)的主流觀點中,認(rèn)為宇宙創(chuàng)生于一個奇點,經(jīng)歷了大爆炸后,變成了一鍋熱騰騰的粒子粥,是不是很像神話里描述的混沌?
后來呢?粒子慢慢地形成了萬物,是不是也有點像女媧造人,上帝造人!
但是!但是!神話不會告訴你,女媧和上帝靠什么原理造人,只說了造人。
但科學(xué)家不是省油的燈,這種敷衍地說法,他們無法接受。所以經(jīng)歷了上千年的努力,人類終于發(fā)現(xiàn):在這個世界中存在著四種作用。因為有了它們的存在,萬物才能成為萬物。
這四種作用分別是:引力,電磁力,強力,弱力。
那這四種力到底是咋回事?
我們來簡單解釋一下,因為有了強力,質(zhì)子和中子被捆綁在了一個很小的范圍內(nèi),要知道質(zhì)子可是帶正電的,有的原子核里有很多質(zhì)子,同性相斥,所以這是要相互排斥的。
但是強力是四種作用力中最強的,秒殺質(zhì)子間的電磁力,強行把它們綁了起來。
不過,強力的作用距離很多,超過一定的距離就沒有用了。
不過正是有了強力,才有了原子核。
而強力是靠膠子(一種基本粒子)傳遞的。
其實,強力還不是最短的,弱力比強力還要短。
雖然叫做弱力。但它的也不是最弱,在四種作用力中,它排行老三,比引力還是要的大的。
弱力保證原子核不要太大,
弱力是靠希格斯粒子(W+、W-、Z0)傳遞的。
在四種作用力當(dāng)中,引力是最弱的,卻是作用距離最長的。不過我們平時感覺好像引力還挺大的,太陽都能靠著引力拖動地球。這是因為一般天體都超級大,所以讓人感覺引力特別大。
萬有引力保證了物質(zhì)能夠形成星球,以及天體的運動。
至于它是什么粒子來傳遞?
有人假設(shè)了“引力子”,但沒人找到這玩意。不過不是主流觀點,更為主流的觀點來自于相對論。愛因斯坦認(rèn)為,根本不存在引力,引力的現(xiàn)象是由時空的扭曲造成的。
所以,今天的科普就到這里。
開個玩笑...剛才說到,
正是有了強力,才有了原子核;
弱力保證了原子核不要太大;
萬有引力保證物質(zhì)能夠形成星球,以及天體的運動。
所以,我們沒說的是物質(zhì)和原子,這其實都來自于電磁力。
原子核的問題解決了,那原子是咋來的呢?
這就得靠電磁力,這包括了電力、磁力和光本身。那電磁力是咋個原理呢?
其實大家都懂,那就是同性相斥,異性相吸。
帶負(fù)電的電子被帶正電的原子核吸引著,不會跑太遠,這才形成原子。
電磁力的存在,確保原子的形成。而原子構(gòu)成了物質(zhì)。
原子雖然空空如也,但沒有發(fā)生相互滲透,這是因為有電子和電子之間的作用,相互排斥。也就是說,我們常說支持力的本質(zhì)是電磁力。彈力的本質(zhì)也是電磁力。摩擦力的本質(zhì)還是電磁力。
所以,在日常生活中,只要不是引力,基本都是電磁力。因為我們基本不會和強力弱力打交道。
那電磁力是咋傳遞的呢?很多人回答的是磁場。
這個回答沒有問題,可以說是回答得特別宏觀。那更加本質(zhì)的是什么呢?實際上,和強力,弱力一樣,電磁力也是通過粒子來傳遞的,這個粒子就是光子。
也就是說,不管是異性相吸還是同性相斥,實際上只是在傳遞光子而已。
正是通過光子實現(xiàn)的電磁力,構(gòu)成了萬物。
科學(xué)家認(rèn)為如果掌握了四種作用力的本質(zhì),把它們統(tǒng)一起來,人類就可以成為上帝一樣的存在。而統(tǒng)一理論是每個物理學(xué)家的夢想,這個夢,牛頓做過。
愛因斯坦做過,后半生都在忙會這個。
霍金也做過...但都沒有成功。
不過...
有個叫楊振寧的,他和一個叫米爾斯的同事一起搞出了:楊·米爾斯場
這個理論把強力、弱力、電磁力都統(tǒng)一起來。也就是說,距離大一統(tǒng)理論,我們還差一個引力。
一些科學(xué)家認(rèn)為,M理論或許實現(xiàn)這個夢想。
不過...或許...我們?nèi)祟愑肋h都不法實現(xiàn)。
誰知道呢?