创微视角|为什么万有引力如此巨大？
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【创微视角|为什么万有引力如此巨大？】万有引力是物体之间的吸引力 。 万有引力定律为物体间相互作用的一条定律 ， 1687年为牛顿所发现 。任何物体之间都有相互吸引力 ， 这个力的大小与各个物体的质量成正比例 ， 而与它们之间的距离的平方成反比 。万有引力受物体的大小和接近程度的影响 。 地球比月球有更强的引力 ， 因为它更大 。 甚至我们自己的身体也有引力 。 地球的引力远远大于我们自己的引力 。 但是静电力比重力强 ， 也就是说重力比静电力弱 。
万有引力是由物体的质量引起的 ， 所以从技术上来说 ， 万有引力力并不强大 ， 因为它对一切都不同 。一个物体的质量越大 ， 它产生的引力就越大 。 例如 ， 木星比地球大得多 ， 所以它的引力更大 。其实万有引力是四种基本力中最弱的 。 从最强到最弱依次为:1强核力 ， 2电磁力 ， 3弱核力 ， 4引力 。 如果你把两个质子放在一起 ， 它们会相互施加几个力 。 因为两个质子都有质量 ， 所以两个质子互相施加引力 。 因为两者都带正电荷 ， 所以两者互相施加电磁排斥 。 此外 ， 它们都有内部电荷 ， 因此通过强核力产生吸引力 。 因为强核力在短距离内最强 ， 它支配着其他力 ， 两个质子结合 ， 形成氦核(通常还需要一个中子来保持氦核稳定) 。
在原子尺度上 ， 引力非常弱 ， 甚至科学家通常都会忽略它 ， 而不会在他们的计算中产生重大错误 。然而 ， 在天文尺度上 ， 引力确实支配着其他力 。 这有两个原因:1引力的影响范围很远 ， 2不存在负质量这种东西 。 随着两个受力物体越来越分离 ， 每一个力都消失了 。 每个力消失的速度是不同的 。 强核力和弱核力的范围非常短 ， 这意味着在微小的原子核之外 ， 这些力很快会降至零 。
原子核的微小尺寸是核力极小范围的直接结果 。 两个相距几纳米的粒子彼此相距太远 ， 无法彼此施加可观的核力 。 如果核力对于两个相距仅几纳米的粒子来说如此微弱 ， 那么很明显 ， 在天文尺度上 ， 核力甚至可以忽略不计 。 例如 ， 地球和太阳相距太远 ， 它们的原子核力无法相互到达 。 与核力相反 ， 电磁力和重力都有有效的无限范围起作用 。
如果电磁和引力都具有有效的无限范围 ， 为什么地球是靠引力而不是电磁力保持在围绕太阳的轨道上？原因是没有负质量这种东西 ， 但是有负电荷这种东西 。 如果你把一个正电荷放在一个负电荷附近 ， 然后测量它们对另一个远距离电荷的合力 ， 你会发现负电荷在某种程度上抵消了正电荷 。 这样的物体叫做电偶极子 。 大多数物体都是由原子组成的 ， 大多数原子都有等量的正负电荷 。 因此 ， 尽管单个电荷的原始电磁力具有无限的范围 ， 但对于恒星和行星等典型物体 ， 电磁力的有效范围要短得多 。
事实上 ， 中性原子具有纳米量级的有效电磁范围 。 在天文尺度上 ， 这只剩下引力 。 如果有负质量这种东西(反物质有正质量) ， 而且如果原子一般包含等量的正负质量 ， 那么引力会遭受和电磁力一样的命运 ， 在天文尺度上不会有显著的力 。 幸运的是 ， 没有负质量 ， 因此靠近的多个物体的引力总是相加的 。 综上所述 ， 引力是一般力中最弱的 ， 但在天文尺度上是占主导地位的 ， 因为它的影响范围最长 ， 也因为没有负质量 。
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