劉世好
引力為什麼在四大基本力中最弱,我們要從標準模型說起
現在基本粒子和四大作用力的標準模型已經構成了現代物理學的兩大支柱之一,隨著希格斯玻色子的發現,我們已經解釋了基本粒子質量的來源。可以說標準模型是一套很成功的科學理論,但這並不意味著科學已經結束,我們已經獲得了宇宙真理的標準。只能說標準模型只完成了宇宙這個謎題的一部分。
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萬有引力實際上比宇宙中所有已知的力平均要弱40個數量級。這意味著引力比其他三種力弱10^40倍。把這個數字寫出來就是這樣的:10 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000,這個數字足夠讓我們感到震撼。
如果要讓兩個質子克服它們之間的庫侖力,在萬有引力的作用下聚集在一起,那麼我們就需要“製造”一個重量是正常質子的10^20倍的質子。
如果我們想讓上圖中的反應發生,也就是將兩個質子融合在一起,就需要10^56個質子提供的萬有引力才能克服庫侖力,這個質量也是一個恆星最少的質量!
我們不知道宇宙為何是這樣運作的?為什麼引力比其他力弱這麼多?為什麼“引力電荷”(即質量)比電荷或顏色電荷弱(夸克色荷)得多?
這就是力的等級問題。其實我們也有一些不錯的解決方案,並且有一個工具可以幫我們驗證方案的可行性!
大型強子對撞機能否為我們解決這個問題
大型強子對撞機包括創造以前從未見過的新粒子(如希格斯粒子)、我們熟悉的老標準模型粒子(夸克、輕子和規範玻色子),如果新粒子存在,大型強子對撞機可以產生任何可能超出標準模型的粒子。
目前有四種可能的方式可以解決層次問題。對於實驗來說,如果這些解決方案中有任何一個是大自然所選擇的,那麼LHC將會找到它!目前還沒有顯著的統計結果有力地表明,在標準模型之外還觀察到了任何新的物理現象。那麼什麼是可能的、合理的解決等級結構的方案?
1、超對稱性,簡稱SUSY。
超對稱性是一種特殊的對稱性,它會導致正常物質的質量變大,引力的強度會變得與其他力相當,差異會被高度精確地抵消。超對稱性還意味著,標準模型中的每個粒子都有一個對稱的超粒子夥伴,並且有5個希格斯粒子和5個希格斯超級夥伴。這樣就會給我們帶來額外的質量。但是目前我們並沒有發現超對稱粒子的存在。
2、扭曲的額外維度。
這個理論認為引力和其他的力一樣強大,但在我們的三維宇宙中不是這樣。引力處在一個不同的三維空間中,引力與我們的宇宙在第四空間維度上有10^-31米的距離,這說明引力可能不完全作用在我們的宇宙中。而且這個理論可以提供一個可能的解釋,解釋為什麼我們的宇宙一開始呈現出指數膨脹。
扭曲的額外維度就需要一組額外的粒子,稱為卡魯扎-克萊因粒子,這是存在額外維度的直接後果。值得注意的是,一項太空實驗暗示,可能存在一個能量約為600 GeV的卡魯扎-克萊因粒子,相當於希格斯玻色子質量的5倍。
當LHC達到最大能量時,一個質量低於1000gev的新粒子應該在這臺機器的範圍內。希望我們能發現這個額外維度的粒子。
3、大的額外維度。
額外的維度可以是“大的”,而不是扭曲的,因為大的維度相對於扭曲的維度只有10^-31米這麼大。“大的”額外維度大約是毫米大小,這意味著新的粒子將開始出現在LHC能夠探測到的範圍內。同樣,會有新的卡魯扎-克萊因粒子,這可能是等級問題的一個可能的解決方案。
當然,對於力的等級問題,要麼有一個完全不同的解決方案,要麼根本沒有解決方案;這可能只是自然界的一種方式,可能沒有任何解釋。
量子科學論
這個問題嘗試用最簡單的個人觀點淺答一下吧!引力是四大基力的統稱,是強力、弱力、萬有引力以及磁力的總稱,是微觀正負粒子世界正負電動力學演譯出來的結果。強力是核子內部正負粒子之間的直接量子電動力學,弱力是原子核與核外電之間的量子電動力學,萬有引力是原子核內部質子對電子的量子電動力學作用之後不飽和超級微弱作用的空間時空延續。磁力是核外電子運動空間電動力學分佈態。在這四種共同的微觀正負粒子電動力學中,都是超距作用的,其中,萬有引力就是一種超級微弱的不飽和電動力學作用時空的延展。所以,萬有引力是人們稱為四大引力中最弱的引力。
平SS
恕本民科直言,以為引力是最弱的力,恰恰是物質思維的錯誤結果! 物質引力弱的原因是質量和引力被能量囚禁在了物質之中。如果站在超越物質的高度,那麼質量奇點(黑洞)的原始引力卻是宇宙中最強的力,沒有原始引力,物質就不能誕生!
外星文明新時代
引力之所以弱,是因為它是由壓力差產生的。類似於把兩個物體放在均勻光場中,這兩個物體之間一定會產生相互吸引的力,但這力不是基本力,而是光壓力差而產生的現象力,且相當弱。引力產生的原理是一樣的,但要把施力者從光能改變成宇宙能。
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一個長程力,一個短程力,沒有可比性吧。好比一個馬拉松冠軍,一個短跑冠軍。
揮灑FLY
個人感覺引力最特殊又最恐怖,這個問題過於深奧,不敢亂說話,坐等大家解讀。
張修遠
我聽過一種說法:引力會在多維空間裡都產生作用,所以我們所在的三維空間只能感受到引力的一部分作用。
令狐令狐令狐
看距離。