如何理解真正意义上的力?

愿意做你的晴天 2024-11-08 12:25:15

为什么说我们所能感觉到的「力」其实都并非真实存在?

1. 在宇宙中力主要被分为三种:

- 一种是日常所能感觉到的惯性力,它通常在车辆改变速度或方向时出现。

- 另一种则是超距作用,主要是物体间的引力以及电荷或磁铁相互吸引或排斥的电磁力。

- 最后是因相互接触所产生的接触力。

2. 虽然从本质上看它们足以解释了宇宙万物的运动状态,但实际上这些都只是其它现象所产生的表象而已,比如:

- 假设在一辆行驶的汽车中,当汽车加速时惯性力会将车内所有物体向后拉拽,而我们也会感受到一种推背感,而当望向窗外时便会发现似乎所有物体都在向后移动,甚至感觉在宇宙另一端的星星也会被汽车的运动所影响,为了解释这一奇怪现象,当将车内视角转向外部时就会看到汽车实际上受到了一个向前的力,其他所有物体都保持静止状态,而在车内所感受到的推力也仅仅是车轮与地面之间的摩擦力,这种力几乎可以瞬间作用在任何地方,因此惯性力也并非是真实意义上的力,它只不过是在处于受力状态下的参考系中才会出现,但它也并非是唯一一种可以同时作用在宇宙各处的力,其中还有超距作用力。

- 假设向上扔出一个苹果时,苹果会在引力的影响下掉落到地面上,但现实却超出了所有人的认知,根据爱因斯坦的广义等效性原理,重力场与以适当加速度运动的参考系是等价的,所以真实的情况是地面在不断的向上做加速运动,而所看到所有自由落体的物体实际上都处于某种意义上的静止状态,但问题是如果地面持续向外运动,那么地球的体积就应该不断增大并最终走向分崩离析,而为什么在数十亿年来地球的大小也始终没有发生变化,物体也依旧朝着地面坠落,其实这是由于炽热的地心不断的向外施加压力,使地球表面不断向外扩张,之所以地球的体积没有增大是因为地球强大的引力使其周围的时空结构朝着地球的方向收缩,这便是爱因斯坦的弯曲时空现象,也就是说地球并没有直接影响宇宙中任何物体,而是在一个不断收缩的空间中不断的膨胀体积,从而使两种效应彼此抵消,这种理解引力的方式就是广义相对论。

3. 与此同时,接触力也只是一种表象,由于构成所有物体的物质都是由原子组成,而我们所观察到的接触力,其实是微观层面下两个物体原子间的相互作用而已,比如:

- 假设当我们挤压一个物体时,仅仅只是微观电磁力的总和,电子之间相互排斥,使我们的手和物体的原子之间也产生了不同程度的排斥现象,因此,接触力也只不过是电磁力在宏观尺度下的表现而已,而宇宙中唯一真实的力,就是作用在所有粒子上的电磁力,强相互作用力和弱相互作用力,并且也都有着一定的超距作用,比如,两个电子在相互接近时,它们会隔空排斥,仿佛不用接触就可以进行通信,但实际上,这两个电子就像是两个在玩接球游戏的人,当一个电子向另一个电子投掷小球时,对称性会迫使其往相反的方向运动。

4. 为了更好的理解这一现象,假设我们将电子和小球视为一个整体,当小球向右扔出时,为了弥补这一运动状态,电子本身就会获得一个反向的动量而被迫向左运动,这就是我们所说的宇宙中真正的力,而他们之间的相互交换称为虚粒子,正是在这种微观的反冲效应下,从而使我们在宏观尺度上解释了各种力的现象,而这种基本相互作用的方式,也被称为量子场论,它将量子力学、狭义相对论和经典场论相结合,描述了基本粒子的产生与湮灭时的相互作用和动力学,而它也与广义相对论,共同构建起如今宏伟的现代物理学大厦。

0 阅读:11
评论列表