На протяжении веков ученые пытались описать силы, которые определяют взаимодействие в самых больших и мельчайших масштабах, от планет до частиц. Сегодня сложилось понимание, что существуют четыре фундаментальные силы — тяжести, электромагнитная, а также сильное и слабое ядерные взаимодействия, — которые ответственны за формирование и жизнь Вселенной.
Сила тяжести (или гравитационное взаимодействие)
Наиболее знакомой силой является гравитация. Она отвечает за то, чтобы мы твердо стояли на Земле, а также за то, чтобы Земля оставалась на орбите вокруг Солнца.
Гравитация - это сила притяжения, которая притягивает два объекта друг к другу. Ее сила приблизительно возрастает с увеличением массы двух объектов, но уменьшается с увеличением квадрата расстояния между ними. Это означает, что если бы Луна была в два раза дальше от Земли, чем сейчас, гравитационное притяжение между ними составляло бы лишь четверть от нынешнего.
Согласно общей теории относительности (ОТО), гравитацию можно рассматривать как изгибы в ткани пространства-времени, которые влияют на движение галактик, звезд, планет и даже света. Все, что обладает массой, оставляет след в пространстве-времени, заставляя объекты притягиваться друг к другу. Визуализацию можно увидеть на инфографике выше
Электромагнитная сила
Электромагнитная сила - это сила, которая включает в себя как электричество, так и магнетизм. Они взаимосвязаны — движущееся электрическое поле создает магнитное поле, и наоборот.
Как и гравитация, электромагнитная сила действует на бесконечном расстоянии.
Электромагнитная сила сильнее гравитации, но в крупных объектах он часто уравновешивается равным количеством положительных и отрицательных зарядов, образующих нейтральные атомы.
Кстати, Земля обладает магнитным полем благодаря электрическим токам в ее жидком ядре; однако сама Земля электрически нейтральна
Сильная ядерная сила (или сильное взаимодействие)
Ядерная сила влияет на нашу повседневную жизнь, но она действует на расстояниях, меньших, чем расстояния между атомами.
Сильное (ядерное) взаимодействие удерживает вместе строительные блоки атомов. Оно всегда притягивает атомы и работает на двух разных уровнях. На уровне атомного ядра сильное взаимодействие удерживает вместе протоны и нейтроны, составляющие сущность элементов. В еще меньших масштабах сильное взаимодействие удерживает вместе противоположно заряженные кварки, из которых состоят сами нейтроны и протоны.
Как следует из названия, сильное взаимодействие является сильнейшей из фундаментальных сил. Оно примерно в 100 раз сильнее электромагнетизма и в 100 триллионов триллионов раз сильнее гравитации
Однако сильное взаимодействие оказывает влияние только на очень, очень малых расстояниях. Для чего-либо большего, чем ядро атома среднего размера (примерно в 100 миллионов раз меньше толщины человеческого волоса), его влияние быстро ослабевает, и другие силы становятся сильнее.
Слабая ядерная сила (или слабое взаимодействие)
Слабое взаимодействие отвечает за взаимодействия между субатомными частицами – крошечными частицами, которые являются строительными блоками для материи, такими как протоны, нейтроны и электроны.
Фактически, эта сила несёт ответственность за распад частиц.
Слабое взаимодействие действует на расстояниях в 1000 раз меньше, чем сильное. И оно примерно в миллион раз слабее сильного взаимодействия, хотя все еще значительно сильнее гравитации.
Надеюсь, вам понравилась данная познавательная публикация. Подписывайтесь!
Автор: Денис Прудник - аэрокосмический инженер и молодой ученый. Популяризатор космонавтики. Лектор Российского общества «Знание». Научно-популярный блогер. Автор двух детских научно-популярных книг про космос
