比“原力”更神奇的力

周大華　曹詠祺

電影《星球大戰》，相信你就算沒看過，也略有耳聞——擁有著神秘力量的原力，還有使用原力控制的光劍，神奇得讓人羨慕。而我們生活中，其實就充滿著各種各樣的力。它們真實存在，物理學家卻捉摸不透。很多時候，它們比原力還要神奇。

力，是我們這個世界最基本的屬性之一。但是，力不屬于基本物理量，我們不能直接測量它的大小，只能通過各種現象來認識它。

力，一直在你身邊

生活中，與力相關的現象隨處可見。很多時候，各種各樣的力就在你的身邊，你也在利用各種各樣的力。工程師們也是如此，他們將各種各樣的力利用起來，讓我們的生活變得更為便利。

1 水電站，你的電從哪里來——重力

水往低處流。在一條小溪里，水流的能量有限。但在大江大河里，重力會讓上游的水流帶著巨大的能量涌向下游。這個過程中，水輪機的葉片被奔流不息的水流推動，從而旋轉起來，帶動發電機組運行，產生源源不斷的電能。因此，水電站通常會選在水流充沛，上下落差較大的地方——重力可以賦予水流更大的能量。這是重力最大規模的應用之一。

利用重力產生能量，不止水流可以，掛個重物也可以哦！目前，我國江蘇正在投入重力儲能項目。簡單來說，就是先將重物懸掛在高100 多米的地方，到需要的時候，再把它放下來，能量就來啦！據悉，每次放下就能產生約10 萬度電，非常適合高峰期的電力調控。

2 汽車，你別那么顛——彈力

每天乘坐公交車上學放學的你，相信已經習慣了公交車的平穩。許多年前，乘坐汽車可不是這樣的，能把屁股都顛疼，直到汽車減震的出現，才改善了這一狀況。汽車減震的結構利用了彈簧的彈力——當汽車經過顛簸的路面產生震動之后，底盤上的彈簧就會產生形變，從而吸收掉部分震動。雖然形變的彈簧接下來要恢復原狀，但聰明的工程師還配套安裝了抑制彈簧形變的裝置。這樣一來一回，將原本一次性的大幅“震動”變為彈簧多次小幅“振動”，路面的顛簸就會被減弱，汽車就變得平穩不少了。

要是不抑制彈簧的形變，那汽車就得變成蹦床。可能你也體驗過，在蹦床上輕松就能一躍而起，是彈力在讓你體會飛翔的感覺。

3 冰刀，你要起飛嗎——摩擦力

跑步的時候，遇上雨天濕滑，就快不起來了。因為跑步需要與地面較大的摩擦力才好。而在冰面上，人更是很難跑起來的。

可是，為什么短道速滑運動員一穿上冰刀，在冰面上蹬兩腳，就有一種要起飛的感覺啊？其實，在冰面上有一層過渡層，冰刀的刀刃可以嵌入里面，而里面的冰水混合物就像一個個輪子一樣，承載著冰刀。在宏觀上，運動員看起來是滑動；但在微觀上，冰刀下面就像是有輪子，當然快得像要起飛啦！

從效果上來看，常見的還有浮力、推力、大氣壓力、液面張力和空氣阻力等，它們在你的身邊無處不在，帶來了很多神奇的應用，就如同《星球大戰》的原力那般。

不過對于物理學家而言，“原力”又有所不同了……

物理啟蒙

八年級物理下“力”

力的大小、方向、作用點叫作力的三要素。

原力，在物理學家身邊

不管是這樣的力或是那樣的力……其實對于物理學家而言，這個世界只有四大基本力，分別是引力、電磁力、強力和弱力。它們，才是真正的“原力”——“原力，將整個銀河系連在一起”。

1 引力：宇宙的維序者

引力，或許你以為指的就是讓蘋果掉落在牛頓身上的重力。其實，牛頓也是站在哥白尼、開普勒和伽利略等偉人的肩膀上，才提出了萬有引力定律。但它不只是地球上的重力，而是“任何兩個物體之間都會產生引力”。

引力，維持著整個宇宙的秩序， 如同一雙看不見的手，把星球、星系乃至整個宇宙緊緊相連。正是這股神秘的力量，使得衛星繞著行星運轉，行星繞著恒星運轉，恒星在星系之中互相拉扯，構成了宇宙的壯麗畫卷。

2 電磁力：電與磁的盛宴

電磁力，說起來就要神秘一些了——你搭過積木城堡吧？它是由一塊塊積木搭建的。而你可以假想，所有物體都是由一個個粒子搭建的。其中，有些粒子是帶電的，粒子的運動又形成了電流。電磁力，指的就是電荷或電流產生的相互作用力。

帶電粒子在電場和磁場都會受到力的作用，這就產生了一些奇妙的現象，比如電場可以使得磁針轉動，磁場也可以使線圈發電。利用這一原理，工程師發明了發電機和電動機，讓電力和磁力互相轉化，解放了大量的體力勞動，使得生產效率大大提高。這讓人類社會飛速發展，從蒸汽時代進入了電氣時代。

3 強力：黏合粒子的膠水

剛才，你已經想象物體是由一個個粒子搭建組成的。以前，原子被認為是最小的粒子。后來，又發現原子是由更小的粒子組成的，比如質子、中子和電子。到這里，你可能有疑問了：搭積木組模型要用到膠水，那搭建原子呢？

答案就是強力。強力，像膠水一樣，將質子和中子等緊密地綁定在一起，使得由粒子組成的物體不會突然散架。它是宇宙中又一個基本力。

4 弱力：微觀世界的神秘力量

顧名思義，弱力比較弱小，僅為強力的十萬億分之一，聽起來微不足道。但其實，它在微觀粒子的層面上卻舉足輕重。它涉及粒子的一些變換過程：比如粒子也會慢慢變老的，也就是衰變；再比如，太陽內部的粒子發生劇烈反應，也就是核聚變……

另外，科學家們也在宇宙射線的生成過程發現了“弱力”。不過至今為止，人類對于弱力的研究依然處于非常前期的階段。它太神秘了！

比原力還神奇

讀到這里，你是不是也覺得，這個宇宙的力，其實比“原力”還要神奇！力，它既常見又抽象，大到涵蓋天體宇宙的運行，小到操控微觀粒子的組成和演變。通過利用各種身邊的力，人類社會得到了長足的發展。倘若有一天，我們能將四大基本力徹底掌控，或許，整個宇宙都將真正屬于人類。