[1489] Fundamental Forces

Title Text:”Of these four forces, there’s one we don’t really understand.” “Is it the weak force or the strong–” “It’s gravity.”<

Origin:https://xkcd.com/1489/

https://www.explainxkcd.com/wiki/index.php/1489:_Fundamental_Forces

基本作用力

「在這四大作用力之間,有一種我們還不是完全了解」「是弱核力還是強…」「是重力」

https://xkcd.tw/1489

Cueball在这里扮演的是在基层教授物理的人,也许是高中科学老师。他似乎理解了这四种基本力量的总体思路,但他对这些细节的理解逐渐变得更加粗略。非现场观众,可能是学生或班级,感兴趣,但很快就开始意识到Cueball缺乏理解。而不是直接承认问题,Cueball只是向前吹嘘。

漫画还概述了描述力量的难度。重力在1686年首次在数学上被描述为牛顿万有引力定律,在1915年引入广义相对论之前,它被认为是一个基本上完整的说明。电磁力确实产生了库仑静电相互作用定律(另一个反平方定律,在1885年提出了一个更为全面的描述,涵盖了完整的经典电动力学,仅在1861年左右的麦克斯韦方程中给出。强弱力不能简单地概括为相对简单的数学方程。 Cueball可能会理解强弱互动,但当他试图总结它们时却完全不知所措。

强力不直接在质子和中子之间起作用,而是在形成它们的夸克之间起作用。与重力和电磁不同,强力随着距离的增加而变强:它与延伸弹簧的恢复力松散相似。然而,由于由夸克的三种“颜色”(或颜色和适当的“防色”)组成,所有稳定的重粒子对强力是中性的。在质子和中子之间存在残余的强力,在某些方面类似于分子之间的范德瓦尔斯力。这种残留的强力由π介子携带,并且由于具有质量的π介质而随着距离迅速且指数地减小。

弱原子核在原子核内的典型距离处比电磁弱得多(但仍然比重力强),并且具有短程,因此作为力的作用非常小,但具有将一个粒子改变为另一个粒子的性质。它可以使下夸克成为上夸克,并在此过程中释放出高能电子和电子反中微子。这被称为β衰变,一种放射性形式。在甚至更短的距离和更高的温度下,弱相互作用和电磁基本上是相同的,因此被合并以形成电弱力。 1956年也提到过电力:统一。

标题文本指的是这样一个事实,即引力似乎是对这四种力量最简单和最容易理解的,但结果却是最难以协调对所有四种力量的连贯(量子)理解。

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