四种相互作用

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1、四种基本相互作用11.万有引力——主要表现在宇观尺度：宇宙、星系团、星系、恒星系，至少是太阳系这样的大质量空间。2.电磁力——由于大范围物质净电荷总数几乎为零，所以静电力的表现并不显著，即使存在强磁场天体，也由于磁场的闭合特性，作用范围受到了极大限制，因此只有微观尺度才显著。3.强相互作用力——仅仅存在于原子核内部来粘结质子，外部无任何表现。4.弱相互作用力——基本粒子之间一种特殊作用，由于比强相互作用和电磁作用的强度都弱，故有此名，其作用范围比强相互作用还要小。赞同四种基本相互作用2物质处于不断运动变化之中，物质之间的各种相互作用支配着物质的运动和变化。物质之间的相互作用十分

2、复杂，它们有各种各样的表现形式，但按照目前的认识，它们可以归纳为四种基本相互作用。最早被人们认识的相互作用是电磁相互作用。公元前6世纪古希腊的泰勒斯用琥珀和毛皮摩擦，开始认识摩擦生电现象。公元前3世纪我国《吕氏春秋》中就有关于磁石吸引铁的记载。但真正对电磁规律作定量描述还是最近二三百年的事情。麦克斯韦总结了前人一系列发现和实验成果，于1875年提出了描写电磁作用的基本运动方程式，后来称为麦克斯韦方程。这是第一个完整的电磁理论体系，它把两类作用——电与磁——统一起来了，定量地描述了它们之间的相互影响相互转变的规律。麦克斯韦方程还揭示了光的电磁本质：光本身是一定频段的电磁波。190

3、0年瑞利(Rayleigh)和金斯(Jeans)根据经典物理学推导出关于黑体辐射强度的所谓瑞利—金斯公式。这公式在长波部分与实验符合很好，但在短波部分辐射强度不断增大，称为紫外困难。这种紫外困难反映了经典物理学的困难。面对这一困难，普朗克勇敢地放弃了经典物理的能量均分原理，提出了电磁波的能量子假说，电磁波的能量只能不连续地、一份一份地被辐射或吸收。1905年爱因斯坦从光电效应的分析中提出光量子理论，光不仅在能量组成上是不连续的，而且在结构上也是不连续的。爱因斯坦第一次把两种对立的观念——粒子和波动——统一了起来：光在传播过程中突出地表现了它们的波动性，它有干涉、衍射和折射等现象

4、；但光在与物质相互作用中突出地表现了它的粒子性，光量子带有一定的能量和动量，可以与其他物质交换，发生相互作用。列别捷夫的光压实验证实了光量子的能量动量与光的频率波长的关系式。还是在1905年，爱因斯坦分析了几个与经典物理尖锐对立的光及电磁现象的实验，提出了狭义相对论，从而开始了20世纪物理学的第一场革命。狭义相对论改变了牛顿的时空观，开始认识到时间空间是物质的存在形式，时间空间与物质不可分隔。狭义相对论是描写高速运动物体运动规律的理论，而牛顿力学只是它的低速近似。1911年卢瑟福(Rutherford)通过a粒子散射实验揭示了原子核的存在。1913年玻尔把普朗克的量子化概念引进

5、卢瑟福的原子结构模型，提出了原子结构的量子化轨道理论。1924年德布洛意(deBroglie)假设粒子性和波动性的统一不是光的特有现象，微观粒子可能也存在波动性。他模仿光量子能量动量与频率波长的关系，提出物质波的假说。经过一系列物理学家的努力，例如海森堡(Heisenberg)、玻恩(Born)、薛定格(Schrdinger)、狄拉克(Dirac)等，量子力学建立起来了。量子力学开始了20世纪物理学的第二场革命。量子力学是描述微观粒子运动规律的理论，而牛顿力学是它的宏观近似。过去人们对光的认识过分强调了它的波动性，原来光在波动性上还迭加有粒子性；过去人们对电子等微观粒子的认识过

6、分强调了它们的粒子性，原来电子在粒子性上还迭加有波动性。一切物质都是粒子性与波动性的统一。低能微观粒子与光子还有实质性的不同，光子在与物质相互作用过程中可以产生和消灭，而低能过程电子只能改变运动状态，不能产生和消灭。产生这种不同的根源在于光子的静止质量为零，而电子的静止质量不为零。按照狭义相对论，有静止质量的粒子带有一定的静止能量。只有在相互作用过程中能量传递超过粒子静止能量时，才有可能发生粒子的产生与消灭现象。因此，在研究高速微观粒子的运动规律时，两大革命统一起来了。相对论与量子理论结合起来，形成描述高速微观运动规律的量子场论。量子场论中最成熟的是描述电子的电磁作用过程的理论

7、——量子电动力学。特别是40年代发展起来的重整化理论，消除了量子电动力学中出现的发散困难。量子电动力学关于电子反常磁矩和氢原子能级拉姆位移的计算结果，以7位以上有效数字的精度与实验符合，使量子电动力学站稳了脚跟。人们对电磁相互作用的认识得到了深化。人类认识的第二种相互作用是引力作用。在哥白尼(Coper-nicus)，开普勒(Kepler)，伽利略(Galileo)等科学家对天体运行的大量观测和归纳基础上，牛顿(Newton)提出了万有引力定律，它很好地解释了与引力有关的大量实验。物体间的引