萬有引力和電磁力是這個世界兩種不同的力,因此他們表現得就不一樣。
我們這個題目觸及了這個世界最核心的東西,就是四種基本力。就是萬有引力、電磁相互作用力、弱相互作用力、強相互作用力。着四種基本力是世界的根本,天上地下萬事萬物都是這四種基本力在作怪,才有了我們看到的一切。
世界最尖端的物理科學家都在研究這四種基本力,通過量子場論,試圖把他們統一起來,從而對世界認識提升一個層次,使人類文明得到一次大的飛躍。
所以這是一個十分高大上的問題,這個問題雖然不是研究統一場論,但至少涉及到四大基本力的兩個大力,一是萬有引力,二是電磁相互作用力。
磁鐵就是電磁力的表現。天然磁石又沒有電,怎麼會是電磁力呢?電在那裡?
現代理論認為,磁力就是電磁力。所有物質都由分子組成,分子又由原子組成,原子中的電子運動,會形成一個環形電流,叫分子電流。由于分子電流的存在,每一個分子就相當于一個小磁體,這就是電磁力的來源。
但大多數物質電子運動方向各不相同,雜亂無章,這樣磁效應就會相互抵消,就顯示不出磁性。在我們地球有一部分物質,比如鐵、钴、鎳,氧化鐵等物質,其原子的電子自旋可以在小範圍内自發有序起來,從而在内部形成一個自發的電流磁化區,這種自發磁化區就叫磁疇。
這類物質被地球本身帶有的磁場磁化後,内部磁疇就整整齊齊,方向一緻的排列起來,所形成的電流磁場就不會相互抵消,而且一旦磁化就恨難消失,就成為了永久磁鐵。
電磁相互作用力也作用于各種物質,但對于有磁矩的物質會磁化,才顯示出比較明顯的吸引力,比如上述鐵、鎳、钴等。對于那些沒有磁矩的物質,由于其内部電磁力相互抵消了,就很難覺察出來,如果用精密儀器測量也能夠感知到。電磁力很強作用也很遠,強力方面僅次于強相互作用力,作用距離僅次于引力。
我們天天接受到的陽光,就是太陽發出的電磁輻射,經過1.5億公裡傳到我們這裡,轉化為光和熱,被人類利用。而電力就是人類認識了磁力和磁場的規律,通過電磁感應得到的。
而萬有引力作用距離理論上無限遠。
2015年,一對13億光年遠兩個黑洞合并引力波導緻的時空漣漪傳到了地球,這個力極其微弱,隻是把檢測儀器LIGO的4公裡臂長移動了一個質子直徑的萬分之一,還是被我們科學家檢測到了。
所以萬有引力是最長程的力,又是最弱的力。小質量物體根本就看不出來,比如放在桌子上的兩個物品,不會被吸引到一起去,兩個人面對面說話,也不會吸引到一起(除非愛情哈)。
這是弱力的特點,物體與物體之間并不是沒有引力,而是太微弱了,所以很難觀測出來,當然用精密儀器也能夠觀測到。著名的扭秤試驗就是通過一系列的杠杆精密測量到兩個金屬球的引力,從而證明萬有引力的。卡文迪許利用扭秤試驗測出了引力常數,從而為人類打開了一扇通往自然規律天國的大門。
但對于大質量天體,引力的作用就非常明顯了。比如我們地球,所有的物質都被它吸引在地表,要想掙脫則需要速度,第一宇宙速度為每秒7.9公裡,達到後隻能圍繞着地球軌道旋轉,掉不下來;第二宇宙速度才是脫離速度,每秒11.2公裡,達到這個速度就可以掙脫地球的引力,飛往遠方。
太陽的引力就更大了,八大行星和拉七雜八的衛星、矮行星、小行星、彗星乃至塵埃都圍着它轉,光線經過太陽附近也被引力拉彎曲了,證明了愛因斯坦廣義相對論時空彎曲理論的無比正确。
這就是兩種基本力的不同,這兩種力都是自然界中最重要的力,也是最被人們熟知明顯的力。
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