韓晨旭

摘要：自然界的四大基本力包括萬有引力、電磁相互作用力、弱相互作用力、強(qiáng)相互作用力，這些作用力有一個共同之處，那就是存在一定的領(lǐng)域中，這個領(lǐng)域成為場。四大基本力是物理力學(xué)體系中最基礎(chǔ)的內(nèi)容，任何對物理力學(xué)的認(rèn)知以及對知識框架和體系的構(gòu)建都需要深入了解和研究這四大基本力。許多高中生對力的概念和原理一知半解，不知從何下手，無法構(gòu)建力學(xué)的知識框架和體系，也就難以提高自身的物理水平。事實上，他們必須要對這些書本上沒有提及的概念作一個詳細(xì)的了解，結(jié)合自己的理解和認(rèn)知弄清楚力的本質(zhì)。文章基于高中生的視角，以全面化客觀化的角度思考問題，對自然界的四大基本力作一個淺析。

關(guān)鍵詞：自然界；四大基本力；高中生視角；力的原理

自然界四大基本力的強(qiáng)度從低到高排序分別為萬有引力，弱力，電磁力強(qiáng)力。根據(jù)科學(xué)研究成果將這些基本力的相對強(qiáng)度用數(shù)值表示：假設(shè)萬有引力為1，則弱力為1025、電磁力為1036、強(qiáng)力為1038。這些基本力相差極其懸殊，是宇宙中廣泛存在的力，也是最基本的力的形勢，事實上這些力都不能夠再拆分或是簡化為其他形勢的力，具有唯一性。

一、自然界四大基本力的定義與概念

整個物理學(xué)史上，物理學(xué)家們對于力學(xué)的研究可謂是相當(dāng)狂熱，“‘力和‘力的原理究竟是什么”是物理學(xué)家們一直致力于弄懂的永恒課題。遺憾的是，盡管牛頓力學(xué)體系和經(jīng)典力學(xué)體系建立以來，人們對力的研究和認(rèn)知達(dá)到了一個新的高度，卻也還有許多問題未能夠得到有效解決。物理學(xué)家們想要解決這些問題，主張通過進(jìn)一步深入了解這四種自然界的基本力，通過對這些概念和性質(zhì)以及相關(guān)原理進(jìn)一步了解，得出更具有價值的物理力學(xué)研究成果。自然四大基本力的定義和概念較多，以下無法一一詳盡，只能分為四個部分作為分析以供參考：

1.強(qiáng)相互作用力。強(qiáng)相互作用力也被稱之為“強(qiáng)力”或者“強(qiáng)核力”，其基本力的作用強(qiáng)度最強(qiáng)，作用距離最短，是維系微觀世界平衡的一種重要作用力。事實上，強(qiáng)力是指強(qiáng)子之間的相互作用力，而強(qiáng)子則是粒子物理學(xué)中的概念，是它由夸克和反夸克組成的，而將夸克連在一起的是量子色動力學(xué)中被稱為膠子的粒子，強(qiáng)子則是這些粒子連結(jié)的產(chǎn)物。有趣的是，強(qiáng)力的作用力大小跟距離的關(guān)系并不成正比，是以反比的形勢存在，距離越短，強(qiáng)力越小，這種作用力還需要物理學(xué)家們進(jìn)行深入地研究。

2.弱相互作用力。弱相互作用力也被稱之為“弱力”和“弱核力”，它的定義和概念指的是造成放射性原子核或自由中子衰變的短程力，事實上，在宇宙中能量是守恒的，之所以會產(chǎn)生光能，熱能以及核能是因為原子核的放射或者聚變產(chǎn)生的能量溢出。弱相互作用力很好地解釋了為何會有放射的現(xiàn)象發(fā)生，也表明了一些粒子自身具備能量的事實。與強(qiáng)相互作用力相同的是，它的大小與距離息息相關(guān)，不同的是，它的大小與距離呈反比，一旦距離稍微變長，這種力幾乎就不存在了。

3.電磁力。電磁力是指單個電荷或是一群運(yùn)動電荷（電流）在磁場中受到的作用力。電磁力盡管仍然屬于微觀世界的領(lǐng)域，然而卻能夠被人們以實現(xiàn)的形式被肉眼清晰觀察得知。電磁力存在的條件是磁場，沒有磁場無法產(chǎn)生電磁力，電磁力最大的特點是永不做功，在磁場運(yùn)動的電荷不會獲得磁場中的能量，但會發(fā)生一系列的偏移。電磁力能夠在生活中廣泛運(yùn)用，因為人們可以大量獲得磁場，也能夠?qū)?dǎo)管進(jìn)行通電，將運(yùn)動電流移入磁場。

4.萬有引力。萬有引力是存在最廣泛也是最用強(qiáng)度最小的一種力，普遍存在于宇宙之中，只要能夠被定義為物質(zhì)的物體都會存在萬有引力。對于有質(zhì)量的物體，萬有引力是普遍存在的，然而需要注意的是，萬有引力是一種相互作用力，因此在萬有引力的對象必須是兩個不同的物體。萬有引力的強(qiáng)度與距離和物體質(zhì)量有關(guān)，一旦距離過大就會變得無比微弱，盡管它是四種基本力中最微弱的，但卻能夠維系著宇宙，時間和空間的平衡，具有極為重要的意義。

二、四大基本力的運(yùn)用

自然界的四大基本力在人們的工業(yè)生產(chǎn)和日常生活中有著較為廣泛的運(yùn)用，極大促進(jìn)的生產(chǎn)力的發(fā)展和高端領(lǐng)域的研發(fā)，還為人們的日常生活帶來許多的便利，影響并改造了人們的生活方式。這四種基本力在多方面全方位影響著人們的生活價，表現(xiàn)在多個方面，在此無法一一詳盡，只能通過以下三個案例進(jìn)行分析說明：

1.強(qiáng)核力和弱核力的運(yùn)用

強(qiáng)核力和弱核力都屬于微觀物質(zhì)之間的相互作用力，主要運(yùn)用于物理學(xué)微觀領(lǐng)域中的研究。強(qiáng)核力的作用將質(zhì)子和中子中的夸克束縛在一起，并將原子中的質(zhì)子和中子束縛在一起，因此在微觀研究中可以通過人為地制造與強(qiáng)核力大小相近的力從而將質(zhì)子和夸克進(jìn)行分開，研究單獨的結(jié)構(gòu)。弱核力的作用是造成原子的放射和中子的衰變，物理學(xué)家根據(jù)這個特點可從放射程度或是衰變程度中獲得其微?；蛭镔|(zhì)存在的年限。這兩種力更多是作為物理學(xué)領(lǐng)域的研究，屬于微觀領(lǐng)域的常見力，盡管在自然界的物質(zhì)組成中具有極為重要的作用，但目前人類還是難以運(yùn)用。

2.電磁力的運(yùn)用

電磁力會給磁場中的運(yùn)動電荷或者是通電導(dǎo)體一個作用力，因此在生活中運(yùn)用是極為廣泛的。在如今科技較為發(fā)達(dá)的情況下，高強(qiáng)度的電流和高強(qiáng)度的磁場是非常容易獲得的，因此人們也利用電磁力獲得能源，讓一些運(yùn)動的物體獲得動能。現(xiàn)實中幾乎所有的電動機(jī)都是靠磁力驅(qū)動的，此外而一些靜電儀器、電子管器件、靜電除塵裝置等，則是以靜電力來實現(xiàn)其功能。電磁力的運(yùn)用廣泛也側(cè)面說明了電磁力是一種較為理想和容易操控的一種力。

3.萬有引力的運(yùn)用

萬有引力發(fā)現(xiàn)以來，天文學(xué)與航天工程不斷地發(fā)展與完善，人類從對地球的初步探索進(jìn)入到了外太空。在高中物理力學(xué)體系中，萬有引力被發(fā)現(xiàn)以及奠定時，人們通過萬有引力公司計算出了逃逸速度，由此不斷發(fā)展，為火箭提供充足的動能，使其脫離地球引力飛向外太空。物理力學(xué)在航天工程中應(yīng)用極為廣泛，但最主要的是提供了理論依據(jù)，讓人們獲得了探索世界的基礎(chǔ)知識。

綜上所述，自然界的四大基本力包括萬有引力、電磁相互作用力、弱相互作用力、強(qiáng)相互作用力，這些力是物理力學(xué)的重要理論和概念?，F(xiàn)實生活中強(qiáng)力和弱力幾乎難以運(yùn)用，但電磁力和萬有引力卻為人們的日常生活帶來了巨大的便利。

參考文獻(xiàn)：

[1]王汰非.基本力統(tǒng)一理論[J].青海大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版）.2010-03-01