什么是基本相互作用？

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基本相互作用为物质间最基本的相互作用，通常称为“自然界四力”或“宇宙基本力”。四种基本作用力及大小如下：

（1）引力又称重力，是四个基本相互作用中最弱的，但是同时又是作用范围最大的（不会如电磁力一般相互抵销）。但当距离增大，引力相互作用的影响力就会递减，假设两物件的相互距离为r，其作用力则可以1/r2的计算式推论出来。不像其他的相互作用，引力可以广泛地作用于所有的物质。

由于作用范围极大，引力可以解释一些大范围的天文现象，比如：银河系、黑洞和宇宙膨胀；以及基本天文现象，例如行星的公转；还有一些生活常识，例如物体下落、很重的物体好像被固定在地上、人不能跳得太高等。

万有引力是第一种被数学理论描述的相互作用。在古代，亚里士多德建立了具有不同质量的物体是以不同的速度下落的理论。到了科学革命时期，伽利略用试验推翻了这个理论－如果忽略空气阻力，那么所有的物体都会以相同的速度落向地面。

艾萨克·牛顿发现地心引力，进而引伸出万有引力定律 (1687年) ，是一个用来描述通常引力行为非常好的近例。

在1915年, 阿尔伯特·爱因斯坦完成了广义相对论，将引力用另一种方式描述，即时空几何，并指出引力是空间与时间弯曲的一种影响。

（2）电磁力：世上大部分物质都具有电磁力，而磁与电是电磁力其中的一种表现模式。例如电荷异性相吸、同性相斥的特性是其中之一。电磁力和引力一样，其作用影响范围是无限大的。

当进入到原子的尺度时 (0.1nm)，会发现所有的物质都是由不同的原子构成的，而原子是由不同的原子核与电子构成的，带负电的电子与带正电的原子核（由质子与中子构成）经由电磁作用紧密地结合在一起。

但在原子的尺度时，我们必须用量子化的电磁场来描述，这种描述法，就是把两粒子之间的作用看成是在交换光子。

其实光就是一种电磁波，量子化的电磁作用也就是光电作用。这样的描述在1950年代就已发展得相当完善了，称作量子电动力学（quantum electrodynamics, QED）。

而且近年来研究发现，在某些状况下，电磁力和弱核作用力可以统一，这个发现使得人类距离大统一理论更进一步。

（3）强相互作用力又称为强核力，所有存在宇宙中的物质都是由原子构成，原子由电子和原子核组成，而原子核是由中子和质子组成。电子带负电荷，中子不带电荷，而质子则带正电荷。这需要牵引力把它们结合在一起，而强相互作用力就是这种“牵引力”

（4）弱相互作用力又称为弱核力，可以说是核能的另一种来源，主要是核子产生的天然辐射，四种相互作用力中，弱相互作用只比引力强一点。