Мировые факты
Меню сайта

Четыре силы физики

Вселенная удерживается вместе законами физики. Все законы физики диктуются четырьмя силами: гравитацией, электромагнетизмом, слабым ядерным взаимодействием и сильным ядерным взаимодействием. Эти четыре силы удерживают нашу Вселенную вместе, и без них Вселенная не могла бы существовать. Каждая из четырех сил, за исключением гравитации, имеет свои собственные частицы-посредники, которые переносят силу. Что это за силы и как они действуют?

Гравитация

Гравитация, пожалуй, самая известная из четырех сил. Это была не только самая ранняя сила, которую удалось идентифицировать, но и действующая в самых больших масштабах, что делает ее гораздо более очевидной, чем три другие силы. Гравитация была впервые описана Исааком Ньютоном в 1660-х годах. Ньютон стремился описать, как объекты падают на Землю и почему другие объекты, такие как Луна, вращаются вокруг Земли. Ньютон разработал математическую модель, которая описывала, как объекты с массой проявляют силу притяжения, которую он назвал гравитацией. Сила тяжести равна пропорционально массе объекта, при этом объекты с большей массой создают более сильную гравитационную силу. Интересно, что, несмотря на успех теории Ньютона, он не смог определить, что такое гравитация на самом деле. Он знал, что это сила притяжения, но не знал, почему объекты обладают гравитационной силой. Только в начале 20-го века, когда Альберт Эйнштейн опубликовал свою теорию гравитации под названием Общая теория относительности, у нас появилось определение того, как возникает гравитация. Эйнштейн смог описать, как работает гравитационная сила. Гравитация - это не таинственная сила, действующая между объектами, а искривление самого пространства. Пространство можно рассматривать как ткань, в которой объекты массы могут искажать и изгибать ткань. Например, солнце создает своего рода углубление в пространстве, и все планеты вращаются вдоль этого искривленного пространства. Интересно, что, несмотря на то, что гравитация является наиболее узнаваемой из четырех сил, она на сегодняшний день является самой слабой силой во Вселенной.

Хотя Эйнштейн смог описать, что такое гравитация, она по-прежнему остается самой загадочной из четырех сил. С появлением квантовой механики в начале 20-го века мир физики погрузился в хаос. Большая часть того, что мы считали правдой, оказалась ложью, и Вселенная оказалась гораздо более загадочной, чем мы могли себе представить. В этом новом мире квантовой механики гравитации было трудно найти свое место. Остальные три силы природы можно описать с помощью квантовой механики, но, как бы ни старались ученые, гравитацию невозможно точно описать в квантовой области.

Электромагнетизм

После гравитации электромагнетизм, пожалуй, самая популярная сила во Вселенной. Все мы, вероятно, испытываем это каждый день. Читая это на телефоне, компьютере или планшете, вы используете электромагнитную силу. Вся наша глобальная цивилизация питается от электромагнетизма. Интересно, что когда-то электромагнетизм считался двумя отдельными силами: электричеством и магнетизмом. Первым ученым, выявившим связь между этими двумя силами, был Майкл Фарадей. В начале 1800-х годов Майкл Фарадей понял, что электрический ток может индуцировать магнитное поле, и что магнитное поле может индуцировать электрический ток. Он правильно определил, что вместо того, чтобы быть двумя отдельными силами, электричество и магнетизм на самом деле были проявлениями одной и той же силы, которую он назвал электромагнетизмом. К сожалению, Фарадею не хватало математических знаний для описания электромагнетизма, и поэтому его теория не получила широкого признания. Затем, в 1865 году, другой ученый по имени Джеймс Клерк Максвелл развил идеи Фарадея. Максвелл продолжал описывать электромагнитную силу в терминах математики, создавая знаменитые уравнения Максвелла. В дополнение к объединению электричества и магнетизма под одной крышей Максвелл обнаружил, что свет является проводником электромагнитной силы.

Сильные и слабые ядерные силы

Слабое ядерное взаимодействие - относительно недавнее открытие. Его существование было впервые предложено физиком Энрико Ферми, который предположил существование слабого взаимодействия в 1933 году. Слабая сила описывает взаимодействие атомов в терминах радиоактивного распада, и без нее не могли бы произойти такие вещи, как ядерное деление и ядерный синтез. Хотя это называется слабой силой, она все же значительно сильнее гравитации. Мы не замечаем слабую силу в нашей повседневной жизни из-за того, что она действует в чрезвычайно малых масштабах. Хотя существование слабого взаимодействия было впервые предложено в 1933 году, его частицы-мессенджеры, называемые W и Z бозонами, не были подтверждены до 1980-х годов. Более того, в 1960-х годах ученые смогли объединить как электромагнитную силу, так и слабую силу в единую силу, называемую электрослабой силой.

Сильное ядерное взаимодействие - это самое последнее из обнаруженных взаимодействий. Вплоть до 1970-х годов ученые не могли описать, как сами атомы удерживаются вместе. Чтобы объяснить, как атомы остаются вместе, а не разлетаются в разные стороны, ученые предположили существование сильного ядерного взаимодействия. Сильное взаимодействие переносится субатомной частицей, называемой глюоном. Как следует из их названия, они “склеивают” атомы вместе. Сильное ядерное взаимодействие является самым сильным из четырех взаимодействий, несмотря на то, что оно действует в самых малых масштабах.

Это интересно: