比“原力”更神奇的力

周大华　曹咏祺

电影《星球大战》，相信你就算没看过，也略有耳闻——拥有着神秘力量的原力，还有使用原力控制的光剑，神奇得让人羡慕。而我们生活中，其实就充满着各种各样的力。它们真实存在，物理学家却捉摸不透。很多时候，它们比原力还要神奇。

力，是我们这个世界最基本的属性之一。但是，力不属于基本物理量，我们不能直接测量它的大小，只能通过各种现象来认识它。

力，一直在你身边

生活中，与力相关的现象随处可见。很多时候，各种各样的力就在你的身边，你也在利用各种各样的力。工程师们也是如此，他们将各种各样的力利用起来，让我们的生活变得更为便利。

1 水电站，你的电从哪里来——重力

水往低处流。在一条小溪里，水流的能量有限。但在大江大河里，重力会让上游的水流带着巨大的能量涌向下游。这个过程中，水轮机的叶片被奔流不息的水流推动，从而旋转起来，带动发电机组运行，产生源源不断的电能。因此，水电站通常会选在水流充沛，上下落差较大的地方——重力可以赋予水流更大的能量。这是重力最大规模的应用之一。

利用重力产生能量，不止水流可以，挂个重物也可以哦！目前，我国江苏正在投入重力储能项目。简单来说，就是先将重物悬挂在高100 多米的地方，到需要的时候，再把它放下来，能量就来啦！据悉，每次放下就能产生约10 万度电，非常适合高峰期的电力调控。

2 汽车，你别那么颠——弹力

每天乘坐公交车上学放学的你，相信已经习惯了公交车的平稳。许多年前，乘坐汽车可不是这样的，能把屁股都颠疼，直到汽车减震的出现，才改善了这一状况。汽车减震的结构利用了弹簧的弹力——当汽车经过颠簸的路面产生震动之后，底盘上的弹簧就会产生形变，从而吸收掉部分震动。虽然形变的弹簧接下来要恢复原状，但聪明的工程师还配套安装了抑制弹簧形变的装置。这样一来一回，将原本一次性的大幅“震动”变为弹簧多次小幅“振动”，路面的颠簸就会被减弱，汽车就变得平稳不少了。

要是不抑制弹簧的形变，那汽车就得变成蹦床。可能你也体验过，在蹦床上轻松就能一跃而起，是弹力在让你体会飞翔的感觉。

3 冰刀，你要起飞吗——摩擦力

跑步的时候，遇上雨天湿滑，就快不起来了。因为跑步需要与地面较大的摩擦力才好。而在冰面上，人更是很难跑起来的。

可是，为什么短道速滑运动员一穿上冰刀，在冰面上蹬两脚，就有一种要起飞的感觉啊？其实，在冰面上有一层过渡层，冰刀的刀刃可以嵌入里面，而里面的冰水混合物就像一个个轮子一样，承载着冰刀。在宏观上，运动员看起来是滑动；但在微观上，冰刀下面就像是有轮子，当然快得像要起飞啦！

从效果上来看，常见的还有浮力、推力、大气压力、液面张力和空气阻力等，它们在你的身边无处不在，带来了很多神奇的应用，就如同《星球大战》的原力那般。

不过对于物理学家而言，“原力”又有所不同了……

物理启蒙

八年级物理下“力”

力的大小、方向、作用点叫作力的三要素。

原力，在物理学家身边

不管是这样的力或是那样的力……其实对于物理学家而言，这个世界只有四大基本力，分别是引力、电磁力、强力和弱力。它们，才是真正的“原力”——“原力，将整个银河系连在一起”。

1 引力：宇宙的维序者

引力，或许你以为指的就是让苹果掉落在牛顿身上的重力。其实，牛顿也是站在哥白尼、开普勒和伽利略等伟人的肩膀上，才提出了万有引力定律。但它不只是地球上的重力，而是“任何两个物体之间都会产生引力”。

引力，维持着整个宇宙的秩序， 如同一双看不见的手，把星球、星系乃至整个宇宙紧紧相连。正是这股神秘的力量，使得卫星绕着行星运转，行星绕着恒星运转，恒星在星系之中互相拉扯，构成了宇宙的壮丽画卷。

2 电磁力：电与磁的盛宴

电磁力，说起来就要神秘一些了——你搭过积木城堡吧？它是由一块块积木搭建的。而你可以假想，所有物体都是由一个个粒子搭建的。其中，有些粒子是带电的，粒子的运动又形成了电流。电磁力，指的就是电荷或电流产生的相互作用力。

带电粒子在电场和磁场都会受到力的作用，这就产生了一些奇妙的现象，比如电场可以使得磁针转动，磁场也可以使线圈发电。利用这一原理，工程师发明了发电机和电动机，让电力和磁力互相转化，解放了大量的体力劳动，使得生产效率大大提高。这让人类社会飞速发展，从蒸汽时代进入了电气时代。

3 强力：黏合粒子的胶水

刚才，你已经想象物体是由一个个粒子搭建組成的。以前，原子被认为是最小的粒子。后来，又发现原子是由更小的粒子组成的，比如质子、中子和电子。到这里，你可能有疑问了：搭积木组模型要用到胶水，那搭建原子呢？

答案就是强力。强力，像胶水一样，将质子和中子等紧密地绑定在一起，使得由粒子组成的物体不会突然散架。它是宇宙中又一个基本力。

4 弱力：微观世界的神秘力量

顾名思义，弱力比较弱小，仅为强力的十万亿分之一，听起来微不足道。但其实，它在微观粒子的层面上却举足轻重。它涉及粒子的一些变换过程：比如粒子也会慢慢变老的，也就是衰变；再比如，太阳内部的粒子发生剧烈反应，也就是核聚变……

另外，科学家们也在宇宙射线的生成过程发现了“弱力”。不过至今为止，人类对于弱力的研究依然处于非常前期的阶段。它太神秘了！

比原力还神奇

读到这里，你是不是也觉得，这个宇宙的力，其实比“原力”还要神奇！力，它既常见又抽象，大到涵盖天体宇宙的运行，小到操控微观粒子的组成和演变。通过利用各种身边的力，人类社会得到了长足的发展。倘若有一天，我们能将四大基本力彻底掌控，或许，整个宇宙都将真正属于人类。