Podstawowe rodzaje sił w fizyce
Współcześnie uznaje się, że istnieją cztery podstawowe rodzaje sił, które determinują zachowanie się materii. Pojęcie „siły” w nowoczesnej fizyce zastępuje się zwykle pojęciem „oddziaływanie”. Do tych podstawowych „sił” należą: oddziaływanie grawitacyjne, oddziaływanie elektromagnetyczne, oddziaływanie słabe i oddziaływanie silne. Poszczególne oddziaływania różnią się zasięgiem i posiadają różne własności.
Siła ciążenia (grawitacja) ma ogromny zasięg. Grawitacja decyduje o kształcie i wielkości struktur we Wszechświecie. Ma wielki wpływ na naszą codzienność, wyznacza kierunek góra-dół.
Oddziaływanie elektromagnetyczne, podobnie jak grawitacja, jest oddziaływaniem długozasięgowym (ma zasięg nieograniczony), działa na duże odległości. Ładunki elektryczne jednoimienne odpychają się, a różnoimienne – przyciągają się. Siłę tę nazywamy siłą Coulomba, która może działać zarówno odpychająco, jak i przyciągająco. Ta właściwość odróżnia ją od grawitacji, która działa tylko przyciągająco. Oddziaływanie elektromagnetyczne pozwala na funkcjonowanie całej elektroniki. Umożliwia działanie telewizorów, telefonów komórkowych i Internetu, a więc także tej strony internetowej.
Oddziaływanie słabe ma wpływ na cząstki elementarne. Jest nazywane słabym, ponieważ ma bardzo mały zasięg oddziaływania. Jednak jego „moc” działania jest większa od oddziaływania elektromagnetycznego. Oddziaływanie słabe odpowiada także za proces rozpadu promieniotwórczego jąder atomowych. Ma najkrótszy zasięg ze wszystkich czterech oddziaływań.
Oddziaływanie silne – siła jądrowa – działa tylko w jądrze atomowym, spajając protony i neutrony w jądrze atomowym, w wyniku czego jądro nie rozpada się. Oddziaływanie to jest dużo „mocniejsze” niż siła Coulomba i dlatego może stabilizować jądra atomowe, w których zachodzi odpychanie elektrostatyczne między protonami. Oddziaływanie silne ma zasięg porównywalny z rozmiarami nukleonów (protonów i neutronów).
Zakładając, że siła grawitacji jest równa 1, względne natężenie („moc”) oddziaływań, to:
- grawitacyjne: 1,
- elektromagnetyczne: 1036,
- słabe: 1032 przy odległości 3·10-17 m i silnie maleje z odległością,
- jądrowe: 1038.
W przyrodzie istnieją cztery odziaływania fundamentalne, które omówione są w tym rozdziale. Celem współczesnych badań jest ich unifikacja w jedno oddziaływanie.
Teorie, które mogłyby ostatecznie rozwiązać problem różnorodności sił - nazywane czasami teoriami wszystkiego - znajdują się dziś na obiecującym, ale spekulatywnym etapie rozwoju.