支配整个宇宙的公式(三)

基本粒子受3个力的支配:

宇宙中一共存在着4种力。第一种就是上节介绍的引力。其他3种力是电磁力、弱力和强力。公式的第二项(下面的算式)是描述受这3种力支配的项。

上图表示的是除了引力之外的其他3种力的综合作用的项。仔细观察上图，就会发现它的右上方有个符号(j)。这个j可以用数字1-3代入，以区别这3种力。例如，把3代入j.那么，它代表强力，依次类推。

电磁力，顾名思义，就是电力和磁力。这是让正电荷和负电荷互相吸引，磁铁的N极和S极的异极相吸、同极相斥的力。在现代物理学中，力是由传导力的基本粒子的相互作用产生的。实际上，上图表示的是传导力的基本粒子的位置等信息(正确地说是“表示传导力的基本粒子的场的函数”)。例如，带负电的电子和带正电的原子核互相之间以电磁力吸引，形成原子。这种电磁力就是光的基本粒子“光子”在电子和原子核之间来回穿梭产生的力。

进入微观世界才能观察到的弱力和强力。

什么是强力?构成原子核的粒子质子和中子，都是各由3个名为“夸克”的基本粒子结合而成的。把夸克结合起来的力就是强力。传递强力的基本粒子是胶子(guon)。胶子在夸克之间来回穿梭，把夸克互相联结起来。

反之，弱力是什么呢?在原子中，由于原子核是不稳定的。所以，有的元素的原子核在经过一定的时间之后，会放出放射线并且衰变成别的元素的原子核(放射性衰变)。引起这种现象的是弱力。传递弱力的基本粒子是弱玻色子。强力和弱力都是在比原子核更小的微观世界中起作用的力。

支配整个宇宙的公式的第2项表示的是传递这3种力的基本粒子的运动和作用。

一、力是由“传递力的基本粒子”产生的。

第2项表示的是电磁力、弱力和强力的作用。总结电产生的磁定律的詹姆斯·麦克斯韦建立的麦克斯韦方程就可以从该项推导出来，并且弱力和强力也可以从杨振宁、内山龙雄等物理学家总结出来的表达式来描述。在现代物理学中，力被认为是由基本粒子的相互作用传递的。上图表示的就是传递力的基本粒子。

二、电磁力(电磁相互作用)。

电磁力是电和磁相互作用产生的力。电磁力无处不在。例如摩擦力的根本原因是物体的表面的原子之间产生的电磁力。甚至我们体内的细胞能够彼此相连，也是受电磁力作用的结果。电磁力是由光子的相互作用产生的。

三、传递力的基本粒子。

电磁力、弱力、强力分别都有与之相对应的基本粒子存在传递电磁力的基本粒子是光子。传递弱力的基本粒子是弱玻色子，它分为W粒子和Z粒子两种。传递强力的基本粒子是胶子。

四、强力(强相互作用)。

质子由2个名为上夸克的基本粒子和一个名为下夸克的基本粒子构成。把这些夸克结合在一起的力是强力。强力是由名为胶子的基本粒子在夸克之间来回穿行产生的。由于上夸克带正电，上夸克之间是同性相斥的。但是三于力要比电磁力强100倍，所以上夸克彼此之间是互相吸引的。

五、弱力(弱相互作用)。

中子由一个名为上夸克的基本粒子和2个名为下夸克的基本粒子构成。有时其中一个下夸克会释放出一个弱玻色子(W粒子)而变成上夸克。这时，中子变成质子。原子核内的中子变成质子意味着变成其他物质的原子核。

现代物理学认为,力的作用是通过“传递力的基本粒子”产生的。