第十四章 力 【１０７】

1687年牛頓又正式發表了萬有引力定律：宇宙間的一切物體都是互相吸引的。兩個物體間的引力大小，跟它們的質量的乘積成正比，跟它們之間距離的平方成反比。萬有引力定律，統一了地面上和天體物體的運動規律，是人類認識自然的歷史過程中的一個里程碑。在牛頓時代科學家的共同努力下，發現了動量守恆定律：相互作用的物體，如果不受外力作用，或它們所受的外力之和為零，它們的總動量保持不變。值得注意的是，到目前為止，在自然界任何物體間的相互作用中，還沒有發現違反動量守恆定律的現象。動量守恆定律自它成立以來至今仍然是自然界中最重要、最普遍的客觀規律之一。在人類長期的實踐中還總結出另一條普遍的、基本的規律，那就是能量守恆定律：能量既不會憑空產生，也不會憑空消失；它只能從一種形式轉化為別的形式，或者由一個物體轉移到另一個物體；而在這種轉移中保持能的總量不變。中微子的發現就是由能量守恆定律直接引導出來的。

在現代物理學中將力分為四種。

第一種是引力。任何物質都會因為自身的質量或能量而感受到引力。引力是四種力中最弱的一種，它弱到了幾乎難以覺察到的程度。人們是根據它的兩個顯著特點才注意到了它；一個特點是它始終表現為吸引力，無論在什麼情況下，又無論是在什麼物質之間它都以吸引力的狀態存在，故又稱之為萬有引力。第二個特點是，它是一種長程力，會作用到非常大的距離中去，那怕迄今為止我們所能知道的物體之間最大的間距150億光年之遠的天體之間依然存在。只要有物體存在它們之間就有萬有引力存在。

第二種力是電磁力。它是四種力中第二強的力。它的特點是僅僅作用於帶電荷的粒子，例如作用於電子及夸克，而不和不帶電荷的粒子作用。另外它有正負之分：同性相斥、異性相吸。它比引力要強許多，譬如在兩個電子之間產生的電磁力，要比它們之間的萬有引力大1042倍。它也是一種長程力。

第三種力是強力。它是第一強的力。是一種在極短距離內起作用的最短距離的短程力。它將質子和中子裡面的夸克束縛在一起，它也將原子中的質子的中子束縛在一起。是強子之間的相互作用力。舉例來說核力便是其中之一。

第四種力是弱力。也是一種在很短距離內起作用的短程力。它起著制約放射性現象的作用，是在所有的強子和輕子之間作用。

可以看出來，在牛頓匯總及創建的在人類史上延續了兩千多年的經典力學範疇，只含有前兩種力：引力及磁力。而後兩種力，強核力與弱核力都是屬於20世紀后的量子力學理論範疇，在牛頓時代對它們還一無所知。

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