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当苹果撞在地面时,我们可以用更简单的理论来解释为什么它以某种方式着陆、翻滚和分裂。
所有这些现象都是粒子和粒子相互作用的结果,大多数都可以用QED和电子-光子理论来解决。
但最开始是什么让苹果落地的呢?这才是真正的问题。
牛顿并没有创造引力。
在1687年(1)以前,(人们认为)没有什么东西能飘浮在空中。
牛顿意识到引力是物质本身的一种力。
苹果并不像亚里士多德认为的那样,出于偏好而落地。
它在下落时速度越来越快,这意味着一定有什么东西在主动拉它。
有一个简单的方法可以证明这一点:相比于从几厘米高处落地的苹果,从树上落地的苹果的冲击力更大。
很明显,物体下落时间越长,速度越快。
如果有什么东西使苹果速度越来越快,那么一定有什么东西给它施加了力。
牛顿的结论是,有质量(后来爱因斯坦进行了修正,把能量加入进来)的物体通过某种无形的介质相互吸引,现在我们把这种介质称为“引力场”
。
与弱核力、电磁力及强核力一样,引力是自然界的一种基本力。
你的直觉可能是,引力是四种力中最强的,但实际上,它比弱核力还要弱约一万亿倍。
但引力仍然是一种不可忽视的力(不用谢),因为它的范围无边无际,作用于任何物体。
引力非常贪婪,夸克、轻子、胶子、光子、W玻色子、Z玻色子和希格斯玻色子都被它吸引。
强核力、弱核力与电磁力欢快地从一个粒子跳跃到另一个粒子,它们几乎没有注意到潜伏在阴影之中的引力。
引力巧妙而不动声色地把各种事物连在一起,让它们没有懊悔的余地,也无法逃离,哪怕是光,哪怕是时间,都无法摆脱引力。
现在,当你坐着阅读的时候,你手上的这本书正在通过引力吸引你的脸,你的脸也在吸引这本书。
你不会注意到这么小的引力,因为需要行星那么大的引力才能产生重要的效果。
但你周围的一切事物都在非常缓慢地向其他一切事物坍塌。
你可以小规模地短暂地克服引力—磁铁可以轻易地把回形针从地上吸起来,但当你放眼全局,会发现引力正在把所有事物拉向地表,要克服这种引力需要付出极大的努力。
其他三种力可以通过引入在物质间移动的虚粒子来解释,因此我们也可以引入一个类似的粒子来解释引力:引力子。
然而,我们很难发现引力子,因为引力非常弱。
要产生足够的能量来扰动这个场,我们需要一个星系规模的粒子对撞机。
就算我们这样做了,碰撞产生的庞大能量将在撞击点形成一个黑洞,黑洞会吸入所有引力子,我们永远也看不见它们。
除非我们能找到另一种探测粒子和场的方法,否则引力子将永远隐藏。
找不同
引力在许多方面与其他三种力不同。
引力与这三种力之间有一点不对称(就像电磁力与弱核力彼此有一点不对称),而且它是物理学中无可争议的卡西莫多(2)。
下面是我们谈到引力时遇到的麻烦。
1.引力比其他三种力更弱,相差的量非常惊人。
其他三种力的强度相当于在一根绳子上插大头针,我们可以把它们都放在1厘米之内,因为它们的力量是相当的。
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