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牛顿在他的著作《自然哲学的数学原理》

更新时间:2024-03-28 文章作者:佚名 信息来源:网络整理 阅读次数:

牛顿在他的著作《自然哲学的数学原理》的序言中写道:“我将这部著作作为哲学的数学原理来奉献,因为哲学的全部职责似乎在于从运动现象中研究自然力。 ,然后用这些力来解释其他现象。” 牛顿本人就是实践这一想法的先驱。 他在发表三大运动定律的同时,也发表了万有引力定律。 在牛顿之后的三百年里,物理学家从各种自然现象中寻找支配这些运动现象的力。 目前,物理学界认识到自然界存在四种基本相互作用:万有引力(简称万有引力)、电磁力、强相互作用和弱相互作用。3MN物理好资源网(原物理ok网)

在宏观世界中,只有两种力能够发挥作用:重力和电磁力。3MN物理好资源网(原物理ok网)

重力是所有物体之间存在的相互作用。 由于万有引力常数G很小,正常大小的物体之间的万有引力就很弱,物体之间的万有引力常常被忽略。 但对于质量极大的天体来说,引力就成为决定天体之间以及天体与物体之间关系的主要作用。 例如,地球对其表面一般物体的引力决定了物体的自由落体和抛射运动的规律。 天体、人造地球卫星或航天器在断电后的运动中,重力起着主导作用。3MN物理好资源网(原物理ok网)

电磁相互作用包括静止电荷之间和移动电荷之间的相互作用。 两个点电荷之间的相互作用定律是由法国物理学家库仑在19世纪发现的。 除了库仑静电力之外,运动的带电粒子之间还存在磁力(洛伦兹力)相互作用。 根据麦克斯韦电磁理论和狭义相对论,电和磁是密切相关和统一的。 在一个参考系中观察到的磁力可以与在另一参考系中观察到的库仑力相关。 因此,电力和磁力统一为电磁相互作用。3MN物理好资源网(原物理ok网)

重力和电磁力可以在宏观世界中表现出它们的作用。 这两种力都是远程力,理论上它们的作用范围是无限的。 然而,电磁力比重力弱得多。 除重力外,所有宏观物体之间的接触力都是大量原子、分子之间电磁相互作用的宏观表现。3MN物理好资源网(原物理ok网)

弱相互作用和强相互作用是短程力。 短程力的相互作用范围在核尺度之内。 强力仅在10-15 m范围内有显着作用,弱力范围不超过10-16 m。 这两种力只表现在原子核内部与基本粒子的相互作用中,在宏观世界中无法察觉到它们的存在。 弱相互作用是在原子核的β衰变中发现的,核子(质子、中子)、电子和中微子参与弱相互作用。 强相互作用是介子和重子(包括质子和中子)之间的相互作用。 由于这种力将核子结合在一起物理学家力一,核物理学家将其称为核相互作用。3MN物理好资源网(原物理ok网)

这四种相互作用按强度顺序排列:强相互作用、电磁相互作用、弱相互作用和引力相互作用。 当一对质子相距10-16 m时,各种相互作用的强度为(假设此时强相互作用强度的大小为1):3MN物理好资源网(原物理ok网)

强互动13MN物理好资源网(原物理ok网)

电磁相互作用10-23MN物理好资源网(原物理ok网)

弱互动10-123MN物理好资源网(原物理ok网)

引力相互作用 10-403MN物理好资源网(原物理ok网)

在这四种效应中物理学家力一,引力和电磁力是最先被人们认识到的,并且了解得比较充分。 现代物理学揭示的弱相互作用和强相互作用定律还需要进一步完善。3MN物理好资源网(原物理ok网)

尽管四种相互作用之间存在巨大差异,物理学家仍努力统一这些力。 近年来,在弱效应和电磁效应的统一方面取得了成功。 实验证明,正如电和磁是电磁效应的两种不同表现一样,弱效应和电磁效应无非是统一的弱电相互作用。 只是两种不同的表现。 弱电统一的实现,推动了强电弱电三种功能统一的研究。3MN物理好资源网(原物理ok网)

(摘自《全日制普通高中教师教学用书(必修)物理第一卷》第18页,人民教育出版社2003年6月第一版,有改动3MN物理好资源网(原物理ok网)

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