基本粒子受3個(gè)力的支配:
宇宙中一共存在著4種力。第一種就是上節(jié)介紹的引力。其他3種力是電磁力、弱力和強(qiáng)力。公式的第二項(xiàng)(下面的算式)是描述受這3種力支配的項(xiàng)。
上圖表示的是除了引力之外的其他3種力的綜合作用的項(xiàng)。仔細(xì)觀察上圖，就會(huì)發(fā)現(xiàn)它的右上方有個(gè)符號(hào)(j)。這個(gè)j可以用數(shù)字1-3代入，以區(qū)別這3種力。例如，把3代入j.那么，它代表強(qiáng)力，依次類推。
電磁力，顧名思義，就是電力和磁力。這是讓正電荷和負(fù)電荷互相吸引，磁鐵的N極和S極的異極相吸、同極相斥的力。在現(xiàn)代物理學(xué)中，力是由傳導(dǎo)力的基本粒子的相互作用產(chǎn)生的。實(shí)際上，上圖表示的是傳導(dǎo)力的基本粒子的位置等信息(正確地說是“表示傳導(dǎo)力的基本粒子的場(chǎng)的函數(shù)”)。例如，帶負(fù)電的電子和帶正電的原子核互相之間以電磁力吸引，形成原子。這種電磁力就是光的基本粒子“光子”在電子和原子核之間來回穿梭產(chǎn)生的力。
進(jìn)入微觀世界才能觀察到的弱力和強(qiáng)力。
什么是強(qiáng)力?構(gòu)成原子核的粒子質(zhì)子和中子，都是各由3個(gè)名為“夸克”的基本粒子結(jié)合而成的。把夸克結(jié)合起來的力就是強(qiáng)力。傳遞強(qiáng)力的基本粒子是膠子(guon)。膠子在夸克之間來回穿梭，把夸克互相聯(lián)結(jié)起來。
反之，弱力是什么呢?在原子中，由于原子核是不穩(wěn)定的。所以，有的元素的原子核在經(jīng)過一定的時(shí)間之后，會(huì)放出放射線并且衰變成別的元素的原子核(放射性衰變)。引起這種現(xiàn)象的是弱力。傳遞弱力的基本粒子是弱玻色子。強(qiáng)力和弱力都是在比原子核更小的微觀世界中起作用的力。
支配整個(gè)宇宙的公式的第2項(xiàng)表示的是傳遞這3種力的基本粒子的運(yùn)動(dòng)和作用。
一、力是由“傳遞力的基本粒子”產(chǎn)生的。
第2項(xiàng)表示的是電磁力、弱力和強(qiáng)力的作用。總結(jié)電產(chǎn)生的磁定律的詹姆斯·麥克斯韋建立的麥克斯韋方程就可以從該項(xiàng)推導(dǎo)出來，并且弱力和強(qiáng)力也可以從楊振寧、內(nèi)山龍雄等物理學(xué)家總結(jié)出來的表達(dá)式來描述。在現(xiàn)代物理學(xué)中，力被認(rèn)為是由基本粒子的相互作用傳遞的。上圖表示的就是傳遞力的基本粒子。
二、電磁力(電磁相互作用)。
電磁力是電和磁相互作用產(chǎn)生的力。電磁力無處不在。例如摩擦力的根本原因是物體的表面的原子之間產(chǎn)生的電磁力。甚至我們體內(nèi)的細(xì)胞能夠彼此相連，也是受電磁力作用的結(jié)果。電磁力是由光子的相互作用產(chǎn)生的。
三、傳遞力的基本粒子。
電磁力、弱力、強(qiáng)力分別都有與之相對(duì)應(yīng)的基本粒子存在傳遞電磁力的基本粒子是光子。傳遞弱力的基本粒子是弱玻色子，它分為W粒子和Z粒子兩種。傳遞強(qiáng)力的基本粒子是膠子。
四、強(qiáng)力(強(qiáng)相互作用)。
質(zhì)子由2個(gè)名為上夸克的基本粒子和一個(gè)名為下夸克的基本粒子構(gòu)成。把這些夸克結(jié)合在一起的力是強(qiáng)力。強(qiáng)力是由名為膠子的基本粒子在夸克之間來回穿行產(chǎn)生的。由于上夸克帶正電，上夸克之間是同性相斥的。但是三于力要比電磁力強(qiáng)100倍，所以上夸克彼此之間是互相吸引的。
五、弱力(弱相互作用)。
中子由一個(gè)名為上夸克的基本粒子和2個(gè)名為下夸克的基本粒子構(gòu)成。有時(shí)其中一個(gè)下夸克會(huì)釋放出一個(gè)弱玻色子(W粒子)而變成上夸克。這時(shí)，中子變成質(zhì)子。原子核內(nèi)的中子變成質(zhì)子意味著變成其他物質(zhì)的原子核。
現(xiàn)代物理學(xué)認(rèn)為,力的作用是通過“傳遞力的基本粒子”產(chǎn)生的。
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