重力最强的力量?

其实, 引力是四种基本力中最弱的. 从强到弱排序, 力量是 1) 强大的核力, 2) 电磁力, 3) 弱核力, 和 4) 重力. 如果你拿两个质子并把它们靠得很近, 他们会相互施加多种力量. 因为它们都有质量, 两个质子对彼此施加引力. 因为它们都带正电荷, 它们都对彼此施加电磁排斥. 也, 他们都有内部 “颜色” 充电，从而通过强核力产生吸引力. 因为强核力在短距离内最强, 它支配其他力，两个质子结合在一起, 形成氦核 (通常还需要中子来保持氦核的稳定). 引力在原子尺度上非常微弱，以至于科学家通常可以忽略它而不会在计算中产生重大错误.

然而, 在天文尺度上, 重力确实支配了其他力. 有两个原因: 1) 重力有很长的范围, 和 2) 没有负质量这样的东西. 随着受到力的两个物体变得更加分离，每个力都会消失. 力消亡的速度对于每种力都是不同的. 强弱核力的射程很短, 这意味着在原子的微小核之外, 这些力迅速降为零. 原子核的微小尺寸是核力射程极短的直接结果. 两个纳米粒子相距太远，无法对彼此施加可观的核力. 如果两个相距仅纳米的粒子的核力如此微弱, 很明显，核力量在天文尺度上甚至可以忽略不计. 例如, 地球和太阳相距太远 (数十亿米) 让他们的核力量相互接触. 与核力量相反, 电磁力和重力都具有有效的无限范围*，并且强度以 1/r 衰减².

如果电磁力和重力都有效地具有无限范围, 为什么地球是靠重力而不是靠电磁力绕太阳运行? 原因是没有负质量这样的东西, 但是有负电荷这样的东西. 如果你在一个负电荷附近放置一个正电荷, 然后测量他们对另一个的合力, 遥远的电荷, 你发现负电荷往往会抵消正电荷. 这样的物体称为电偶极子. 由电偶极子引起的电磁力衰减为 1/r³ 而不是 1/r² 因为这种抵消效应. 同样, 如果你取两个正电荷和两个负电荷并将它们适当地靠近在一起, 你已经创建了一个电动四极杆. 由电动四极杆引起的电磁力消失得更快, 作为 1/r⁴, 因为负电荷很好地抵消了正电荷. 当您向相同数量的负电荷添加越来越多的正电荷时, 系统电磁力的范围越来越短. 有趣的是，大多数物体都是由原子构成的, 并且大多数原子具有相同数量的正负电荷. 因此, 尽管单个电荷的原始电磁力具有无限范围, 恒星和行星等典型物体的电磁力有效范围要短得多. 事实上, 中性原子具有纳米数量级的有效电磁范围. 在天文尺度上, 这只剩下重力. 如果有负质量这样的东西 (反物质具有正质量), 如果原子通常包含相等的正负质量部分, 那么重力将遭受与电磁相同的命运，并且在天文尺度上将没有显着的力. 幸好, 没有负质量, 因此，靠近在一起的多个物体的引力总是相加的. 综上所述, 重力是一般力中最弱的, 但它在天文尺度上占主导地位，因为它的射程最长，而且没有负质量.

*笔记: 在上面的描述中, 我使用了较旧的牛顿引力公式. 广义相对论的公式更准确地描述了引力, 这告诉我们重力不是真正的力，而是时空的扭曲. 在比星系群更小的尺度上，远离像黑洞这样的超密集质量, 牛顿引力是广义相对论的极好近似. 然而, 正确解释所有效果, 你必须使用广义相对论. 根据广义相对论和证实它的许多实验测量, 引力没有无限范围，而是在比星系群更大的尺度上消失. 因此, 重力只有 1/r² 行为和 “无限” 范围小于星系群. 这就是为什么我说重力有 “有效地” 无限范围. 在最大的尺度上, 我们的宇宙正在膨胀而不是被引力吸引在一起. 这种行为是由广义相对论预测的. 在小于星系群的尺度上, 时空主要像牛顿引力一样起作用, 而在更大的范围内, 时空就像一个完全不同的东西，正在膨胀.

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