Spielplatz der Kräfte

Wie Sie wahrscheinlich auf Wikipedia nachlesen können, gibt es grob gesagt vier grundlegende Kräfte:

• Elektroschwache Kraft: Diese Kraft kann sowohl abstoßend als auch anziehend sein. Die elektromagnetische Kraft hat eine lange Reichweite, während die schwache Kraft eine kurze Reichweite hat.
• Starke Kraft: Diese Kraft ist anziehend, hat aber eine kurze Reichweite.
• Schwerkraft: Dies ist eine anziehende Kraft mit großer Reichweite.

„lange Reichweite“ bedeutet ein Potenzial von$\frac{1}{r}$, also reziprok im Abstand (Kraft proportional zu$r^{-2}$), "kurze Reichweite" bedeutet ein exponentiell abfallendes Potential (Kraft proportional zu$e^{-r}$).

Es ist leicht zu sehen, dass die schwache und die starke Kraft nicht auf große Objekte wirken können: Große Objekte sind normalerweise auch weit voneinander entfernt (sonst müsste man sie auf einer kleineren Ebene beschreiben) und diese Kräfte sind kurzreichweitig. Diese kurze Reichweite wird normalerweise der Masse der Teilchen zugeschrieben, die die Kraft vermitteln.

Die elektromagnetische Kraft hingegen ist eine Kraft mit großer Reichweite – theoretisch. Da aber Atome selbst meist neutral geladen sind, findet man in der Praxis keine großen geladenen Körper.

Und das ist der Grund dafür, dass die einzige Kraft, die auf großen Skalen wirkt, die Schwerkraft ist, da sie sowohl anziehend (was bedeutet, dass es keine „schwerkraftneutralen“ Objekte gibt) als auch weitreichend ist.

Da die Schwerkraft jedoch so schwach ist (im Vergleich zu den anderen Kräften auf atomaren Skalen), kann sie auf kleinen Skalen getrost ignoriert werden.

Beachten Sie, dass ich von einem klassischen Verständnis der Schwerkraft ausgegangen bin, das auf die vier Raumzeitdimensionen beschränkt ist, anstatt an einige höhere Dimensionen zu denken, in denen die Schwerkraft genauso stark wirkt wie die anderen Kräfte.

Es gibt vier Grundkräfte in der Natur.

Die auf ein Objekt ausgeübte Gravitationskraft ist proportional zu seiner Masse und daher sehr groß für sehr massive Objekte. (Sie müssen nicht groß sein; ein Schwarzes Loch kann klein und sehr massiv sein.) Es hat eine große Reichweite, was zu einer sehr langsamen Bewegung führt$1/r^2$Abnahme der Gravitation in Bezug auf die Entfernung. Beispielsweise ist die vom Zentrum einer Galaxie ausgeübte Gravitationskraft sogar über eine Galaxie hinweg spürbar.

Die auf ein Objekt ausgeübte elektromagnetische Kraft ist proportional zu seiner Ladung. Diese können von entgegengesetztem Vorzeichen sein und neigen daher dazu, sich in größeren Objekten aufzuheben. Aber wenn sie sich nicht auslöschen, haben sie einen makroskopisch sichtbaren Effekt, da sie weitreichend sind und daher auf mikroskopisch große Entfernungen messbar bleiben. Das macht diese Kraft zur nützlichsten im modernen Leben.

Die schwachen und starken Kernkräfte sind proportional zu entsprechenden [nicht-elektromagnetischen] Ladungen, die ein entgegengesetztes Vorzeichen haben können und daher dazu neigen, sich in größeren Objekten aufzuheben. Aber selbst wenn sie sich nicht aufheben, haben sie eine sehr kurze Reichweite, was bedeutet, dass ihre Stärke exponentiell mit der Entfernung abnimmt. Daher sind sie in makroskopischen Entfernungen nicht wahrnehmbar.