『钟铭聊科学』为什么引力可以使恒星坍缩成黑洞？它不是四大作用力中最弱的吗？ “力”的定义1687年

“力”的定义
1687年，牛顿发表了著作《自然哲学的数学原理》，在这本书中，他详细阐述了他的力学三大定律和万有引力定律。

文章图片
【『钟铭聊科学』为什么引力可以使恒星坍缩成黑洞？它不是四大作用力中最弱的吗？】要知道，在牛顿之前，其实还没有人真正意义上地定义“力”的概念，当时有的认为力是一种压强，伽利略很接近定义“力” ，但还远没有牛顿定义的严谨和具有科学性。
如果你要问，什么是“力”？，根据定义，我们可能要回答， “力”是改变物体运动方向的原因。
这个定义其实是经典物理学中关于“力”的定义。这个定义到了近代发生了变化。这是因为科学家发现， “力”还可以改变粒子的种类。最典型的例子就是粒子的衰变现象，比如：β衰变。一个中子衰变成一个质子、一个电子和一个中微子，在这个过程中，是通过弱核力来实现的。

文章图片
四大作用力
因此，力不仅仅可以改变物体的运动状态，这个定义应该被进一步地拓展。随着20世纪物理学的发展，科学家发现，在我们的宇宙中，其实不仅仅存在着引力和电磁力，在原子层面，还存在着两种核力，一种叫做强核力，一种叫做弱核力。

文章图片
正是因为核力的存在，才确保了原子核的结构得以存在，而弱核力会参与到衰变当中。在这四种作用当中，强核力的强度是最大的，而引力则是最小的，两者的强度差了38个数量级。不仅如此，它们作用的尺度也不同。强力和弱力的尺度都在原子核尺度上下，而电磁力和引力则是没有范围的。

文章图片
不仅如此，科学家还试图把这几种力通过一套理论统一起来。目前来看，弱力和电磁力被统一了起来，强力勉强算是“半个统一” ，并没有和弱力、电磁力完全融合成一套理论。

文章图片
而引力则一直无法和其他三个力结合到一起。目前描述引力的主流理论还是爱因斯坦的广义相对论，在广义相对论中，引力的本质是时空的弯曲。

文章图片
黑洞到底是咋回事？
根据上述的描述，我们知道，引力和强力没有办法融合到一套理论中，并且两者差距巨大。那么问题就来了，引力明明是四大作用力中最弱的，但是为什么黑洞是在引力作用下最终形成的呢？

文章图片
在宇宙中，一个天体的演化和它自身的质量是分不开的。很多人其实对于天体的量级是完全没有概念。我们来举一个例子，我们平时看到的太阳系模型的比例都是比较离谱的。

文章图片
那真实的情况是什么样的呢？
太阳是整个太阳系绝对的主宰，占据了整个太阳系总质量的99.86%以上，而地球仅仅只有0.003%左右，太阳质量是地球质量的130万倍。如果把地球放到太阳面前，那地球真的是连渣都不算。

文章图片