Was bedeutet es zu sagen „Die Schwerkraft ist die schwächste der Kräfte“?

Ich kann verstehen, dass die anderen Kräfte auf kleinen Skalen (innerhalb eines Atoms / Moleküls) viel stärker sind, aber auf größeren Skalen scheint die Schwerkraft eine viel stärkere Kraft zu sein; zB werden Planeten durch die Schwerkraft an der Sonne gehalten. Was bedeutet es also zu sagen, dass „die Schwerkraft die schwächste der Kräfte ist“, wenn sie in manchen Fällen viel stärker erscheint?

Antworten (10)

Wenn wir fragen: "Wie stark ist diese Kraft?" Was wir in diesem Zusammenhang meinen, ist "Wie viel Zeug brauche ich, um eine signifikante Menge an Kraft zu bekommen?" Richard Feynman fasste dies am besten zusammen, indem er die Stärke der Schwerkraft – die von der gesamten Masse der Erde erzeugt wird – mit einer relativ kleinen Menge elektrischer Ladung vergleicht:

Und alle Materie ist eine Mischung aus positiven Protonen und negativen Elektronen, die sich mit dieser großen Kraft anziehen und abstoßen. Die Balance ist jedoch so perfekt, dass Sie, wenn Sie neben jemand anderem stehen, überhaupt keine Kraft spüren. Wenn es auch nur ein kleines Ungleichgewicht gäbe, würden Sie es wissen. Wenn Sie auf Armeslänge von jemandem stünden und jeder von Ihnen ein Prozent mehr Elektronen als Protonen hätte, wäre die abstoßende Kraft unglaublich. Wie toll? Genug, um das Empire State Building anzuheben? Nein! Den Mount Everest anheben? Nein! Die Abstoßung würde ausreichen, um ein "Gewicht" zu heben, das dem der gesamten Erde entspricht!

Eine andere Möglichkeit, darüber nachzudenken, ist folgende: Ein Proton hat sowohl Ladung als auch Masse. Wie stark ist die Anziehungskraft, wenn ich ein anderes Proton einen Zentimeter entfernt halte? Es geht um 10 − 57 Newton. Wie stark ist die elektrische Abstoßung? Es geht um 10 − 24 Newton. Wie viel stärker ist die elektrische Kraft als die Gravitation? Wir finden, dass es ist 10 33 mal stärker, wie in 1.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000 mal stärker!

Diese Antwort kann als Antwort auf eine andere Frage hilfreich sein. Hier scheint es nicht mit dem zu übereinstimmen, was das OP fragt. Andererseits ist mir, nachdem ich einige Kommentare des OP gesehen habe, nicht klar, was er gefragt hat.
Diese Antwort zeigt nur, wie die elektromagnetische Kraft in einem Beispiel viel stärker ist als die Gravitationskraft. Meinen Sie, dass die Bedeutung der Aussage „Schwerkraft ist die schwächste Kraft“ darin besteht, dass sie die schwächste in „vielen Beispielen“ ist?
Es kann auch Feynman gewesen sein, der gesagt hat, dass die Frage "Warum ist die Schwerkraft so schwach?" kann umformuliert werden als "warum ist die Masse des Protons so klein?".
Ladung und Masse sind zwei verschiedene Größen. Welche Ladungsmenge setzt man welcher Masse gleich, um zu sagen, dass eine Kraft stärker ist?
@Tinkidinki: Eine andere Möglichkeit, sich das vorzustellen, ist, dass Masse ein Maß dafür ist, was den Raum verzerrt, um Gravitationskraft zu erzeugen, während elektrische Ladungen elektrische Felder erzeugen, die Objekte mit Masse gegen oder durch ein Gravitationsfeld bewegen können.
@Nathaniel Ich glaube, es war tatsächlich Wilczek, in physicaltoday.scitation.org/doi/10.1063/1.1387576 .

Wenn wir sagen, dass die Schwerkraft viel schwächer ist als die anderen Kräfte, meinen wir, dass ihre Kopplungskonstante viel kleiner ist als die Kopplungskonstanten anderer Kräfte.

Stellen Sie sich eine Kopplungskonstante als Parameter vor, der angibt, wie viel Energie pro "Einheit interagierender Dinge" vorhanden ist. Dies ist eine sehr grobe Definition, aber sie wird unserem Zweck dienen.

Wenn Sie die Kopplungskonstanten aller verschiedenen Kräfte bestimmen, entdecken Sie, dass starke, elektromagnetische und schwache Kräfte in abnehmender Reihenfolge viel, viel stärker sind als die Schwerkraft.

Du brauchst herum 10 32 (das sind 100.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000) mal mehr "Zeug, das interagiert", um die gleiche Energieskala mit der Schwerkraft zu umgehen, wenn man es mit der schwachen Kraft vergleicht. Außerdem ist der Unterschied zwischen starken, schwachen und elektromagnetischen Kräften untereinander nicht annähernd so extrem wie der Unterschied zwischen der Schwerkraft und den anderen Kräften.

+1, das ist im Grunde die Antwort, die ich gepostet hätte, wenn ich sie hier nicht schon gesehen hätte. (Ich denke, es wäre jedoch nicht unangemessen, ein kleines bisschen mathematisches Detail aufzunehmen.)
Ja, es beantwortet, was es bedeutet, bietet aber keine Erklärung. Ich nehme an, er hat aber nicht danach gefragt ...
Tatsächlich geht es beim Hierarchieproblem um die Strahlungskorrekturen im Higgs-Propagator. Die große Diskrepanz der Kopplungskonstanten ist kein wirkliches Problem.
Da korrigiere ich mich! :)
@Leandro das ist eine grobe Fehlaussage. Soweit ich über das Hierarchieproblem weiß, geht es ausschließlich um den großen Unterschied zwischen den Kopplungskonstanten.
Nein, es geht nicht um die Differenz der Kopplungskonstanten, sondern um die quadratische Divergenz der Higgs-Massenkorrektur (Strahlungskorrektur erster Ordnung). Ich werde eine Frage dazu finden. Dieser Kommentarbereich ist für eine ausführlichere Antwort nicht geeignet.
@Leandro: Das ist nur ein bestimmtes Hierarchieproblem. Im Allgemeinen hat @space_cadet Recht, das Problem im Allgemeinen besteht darin, die Größe der Kopplungskonstanten zu verstehen, was normalerweise eine Feinabstimmung oder neue Physik erfordert. Der tatsächliche Mechanismus, der dies erklärt (in Ihrem Fall entweder fein abgestimmte Aufhebung der bloßen Masse durch quadratische Strahlungskorrekturen oder die übliche SUSY-Lösung), ist nur sekundär. Übrigens ist ein weiteres Beispiel eines berühmten Hierarchieproblems das der Kleinheit der kosmologischen Konstante.
Dies beantwortet die Frage nicht. Um die Frage zu beantworten, müssten Sie erklären, welches Einheitensystem Sie im Sinn haben, damit alle vier Kopplungskonstanten die gleichen Einheiten haben und daher der Größe nach geordnet werden können.
@BenCrowell Als ich die Frage zum ersten Mal las, ging ich davon aus, dass die fragende Person keine Physikkenntnisse über die Physik der High School hinaus hatte, und ich versuchte, meine Antwort an diesen Kontext anzupassen. Fühlen Sie sich frei, meine Frage zu bearbeiten, um weitere Details hinzuzufügen, wenn Sie möchten.
Diese Antwort ist falsch. Die Newtonsche Konstante, die Kopplungskonstante für die Schwerkraft, hat andere Einheiten als die Kopplungskonstanten für die anderen Wechselwirkungen, daher ist es sinnlos, sie zu vergleichen. Es gibt keinen sinnvollen Sinn, in dem die Schwerkraft grundsätzlich schwächer als die anderen Kräfte ist, außer in Bezug auf bestimmte Partikel des Standardmodells.

Ich glaube nicht, dass eine der vorhandenen Antworten diese eher subtile Frage vollständig (richtig) beantwortet. Wenn wir nur die Wechselwirkungen selbst betrachten und nicht bestimmte Partikel, die sie miteinander koppeln, dann gibt es keinen sinnvollen Sinn dafür, dass die Schwerkraft schwächer als eine der anderen Kräfte ist. Dies folgt einfach aus der Tatsache, dass die Gravitationskopplung konstant ist G hat andere Einheiten als die Kopplungskonstanten aller anderen Wechselwirkungen des Standardmodells, so dass die fundamentalen "Stärken" der Wechselwirkungen unvergleichlich sind.

Es stimmt, dass es für einige Anwendungen am einfachsten ist, in Planck-Einheiten zu arbeiten, wo ℏ = c = G = 1 - aber diese Aussage spiegelt einfach die Tatsache wider, dass aus diesen Konstanten keine dimensionslosen Verhältnisse gebildet werden können, also diese gleichzeitige Zuordnung möglich ist. Es ist daher falsch zu sagen (wie in einer anderen Antwort behauptet), dass die Stärke der Schwerkraft auf nichttriviale Weise der Stärke jeder anderen Wechselwirkung "gleich" ist. Es ist einfach unvergleichlich, weder schwächer noch stärker. Sie könnten genauso gut ein Einheitensystem (wie SI!) wählen, in dem der Zahlenwert einer der Kopplungskonstanten beliebig größer ist als der der anderen.

Um die Stärke der Schwerkraft sinnvoll mit der der anderen Wechselwirkungen zu vergleichen, müssen Sie die Besonderheiten der Materiefelder des Standardmodells (SM) berücksichtigen. Die dimensional sinnvolle Aussage ist die G M H 2 / ( ℏ c ) = ( M H / M P ) 2 ≈ 10 − 34 ≪ 1 , wo M H ist die Higgs-Masse und M P die Planckmasse. (Sie erhalten ähnlich kleine Zahlen, wenn Sie die Masse eines anderen SM-Teilchens einsetzen.) Verschiedene Arten von Physikern werden unterschiedliche natürliche Wege finden, um diese Ungleichung zu interpretieren.

Für einen (phänomenologischen) Teilchenphysiker ist die natürliche Massenskala die Higgs/SM-Skala M H (und die natürlichen Geschwindigkeits- und Aktionsskalen sind c und ℏ ). Aus dieser Perspektive, G = M P − 2 ≈ 10 − 34 , und die natürliche Frage ist

„Warum ist die gravitative Wechselwirkung zwischen SM-Partikeln so viel schwächer als die anderen SM-Wechselwirkungen? Oder äquivalent, warum ist die Planck-Masse im Vergleich zur SM-Skala so groß?“

Für einen Quantengravitationstheoretiker, der sich weniger um die Details des Standardmodells kümmert, ist die natürliche Massenskala die Planck-Masse M P . Aus dieser Perspektive, M H ≈ 10 − 17 , und die natürliche Frage ist

"Warum ist die Higgs-Masse im Vergleich zur Planck-Skala so winzig?"

Das meinte Wilczek, als er sagte: „Die Frage ist nicht ‚Warum ist die Schwerkraft so schwach?' Die Frage ist 'Warum ist die Elektronenmasse so klein?'." Ich überlasse es den Philosophen zu diskutieren, ob dies tatsächlich eine "bessere" Formulierung der Frage ist. Das „Hierarchieproblem“ umfasst wirklich beide Formulierungen dieser Frage, wird aber normalerweise aus der letzteren Perspektive formuliert und in Form von „unnatürlich fein abgestimmten Strahlungskorrekturen des Higgs-Propagators“ und einer Reihe anderer Fachbegriffe formuliert, an denen die Renormalisierungsgruppe beteiligt ist. deren Details orthogonal zur Frage des OP sind.

Eine andere Antwort besagt ein weiteres weit verbreitetes Missverständnis, nämlich dass die Schwäche der Schwerkraft einfach auf die Irrelevanz / Nichtrenormalisierbarkeit der Gravitationswechselwirkung zurückzuführen ist. Um zu sehen, warum diese Erklärung ernsthaft unvollständig ist, ist es nützlich, noch eine andere Art von physikalischer Perspektive zu betrachten: die eines Theoretikers der kondensierten Materie. Der entscheidende Punkt ist, dass irrelevante Operatoren (im technischen Sinne des Wortes) nur bei Energien (im umgangssprachlichen Sinne des Wortes) irrelevant sind, die weit unter der mikroskopischen „UV-Cutoff“-Energieskala liegen .

In diesem Fall ist die Grenzskala die Planck-Skala, daher ist es in der Tat einfach, anhand allgemeiner Argumente zu zeigen, dass die Gravitation bei Energien weit unterhalb der Planck-Skala sehr schwach ist. Aber das beantwortet die Frage nicht wirklich; es drängt es nur zurück zu der Frage "Warum treten SM-Partikel-Wechselwirkungen bei Energien auf, die so weit unterhalb der "natürlichen" Planck-Skala liegen?" In einem generischen System würden wir erwarten, dass die tief liegenden Anregungen (die Elementarteilchen) Massenlücken in der Größenordnung der mikroskopischen Energieskala (der Planck-Skala) aufweisen. Nur sehr nahe an einem Phasenübergang schließt sich die Massenlücke fast und die Feldtheorie wird anwendbar. Für einen Physiker der kondensierten Materie ist dies die natürliche Formulierung des Hierarchieproblems

„Warum sind die Wechselwirkungen im Planck-Maßstab so fein abgestimmt, dass sie in der Nähe eines Phasenübergangs liegen, wodurch wir die Feldtheorie verwenden können, um die tief liegenden Anregungen (die Elementarteilchen) genau zu beschreiben?“

Die Schwerkraft scheint stärker zu sein, weil sie immer anziehend ist. Von den anderen 3 Interaktionen:

  • Elektromagnetismus hat positive und negative Ladungen, daher manifestiert er sich nur makroskopisch, wenn ein Ladungsungleichgewicht besteht.
  • Die schwachen und starken Wechselwirkungen sind intrinsisch kurzreichweitig.
Obwohl Farbladungen (d. h. stark kraftbezogene Ladungen) in 3 (plus 3 Anti-) Geschmacksrichtungen vorkommen, teilen sie mit elektrischen Ladungen die Fähigkeit, "neutrale" Körper zu bilden (in der Tat erfordert dies der Einschluss), das Phänomen, das "Farbtransparenz" genannt wird (bekannt in Mesonensystemen). und in Baryonen theoretisiert) macht sich dies sogar innerhalb der Reichweite der starken Kraft zunutze. Im Prinzip könnten Körper zusammengesetzt werden, die insgesamt "schwach neutral" sind, obwohl sie keine kleine ganzzahlige Anzahl von Bits verwenden.

Hier muss man allerdings aufpassen, denn schließlich skaliert die Gravitation mit der Masse der betreffenden Teilchen, während die anderen Kräfte mit der elektrischen Ladung oder dem magnetischen Moment skalieren. Es scheint, dass man Äpfel mit Birnen vergleicht.

Ich glaube jedoch, dass die Erklärung, dass die Schwerkraft die "schwächste" der Kräfte ist, tatsächlich nur aus ihrer Irrelevanz auf der Skala der Teilchenphysik stammt.

Andere Kräfte skalieren nicht? sicher ?

Das Randall-Sundrum-Modell erklärt es. Die anderen Kräfte sind auf die Brane beschränkt, die wir als unser Universum betrachten. Die Brane ist in einen höherdimensionalen Raum eingebettet, in dem einige der Dimensionen verdichtet sein können, andere jedoch größer oder sogar unendlich sein können (ein 5-dimensionaler Anti-de-Sitter-Raum, in dem eine (3 + 1) dunkle Brane eingebettet ist. Alle Partikel außer die Gravitonen sind an die Brane gebunden.) Der höherdimensionale Raum wird Bulk genannt. Wenn die Schwerkraft nicht auf unsere Brane beschränkt ist und in die Masse eindringen kann, würde das ihre Schwäche erklären. Das Problem mit dem extremen Stärkeunterschied der Kräfte wird als Hierarchieproblem bezeichnet (schwache Kraft = 10 32 Schwerkraft). Es gibt andere Erklärungen, die Supersymmetrie beinhalten.

Um die Ablehnung zu erklären: Es geht nicht darum, warum die Schwerkraft schwächer erscheint. Es ist die Tatsache, dass die Schwerkraft meiner Meinung nach nicht schwächer erscheint.
Lieber @Smashery, bitte hören Sie auf, Antworten auf der Grundlage vollkommen guter physikalischer Argumente abzulehnen. Andernfalls scheint es, dass Sie keine Antworten suchen, sondern nur eine Bestätigung Ihrer bereits bestehenden Überzeugungen.
@Smashery: Ihre Schlagzeilenfrage scheint zu fragen, warum die Schwerkraft als die schwächste Kraft gilt. In Ihrer Ausarbeitung scheinen Sie zu fragen, warum Sie denken, dass es stärker sein sollte. Arrghh, ich bin kein Telepath. Ein offensichtlicher Grund wäre, dass wir Gehirne auf einer massiven Mutter eines Planeten entwickelt haben und die Schwerkraft anwachsend ist. Eine Reihe anderer Erklärungen, warum Sie denken, dass die Schwerkraft stärker sein sollte, fallen mir ein, aber keine davon ist schmeichelhaft.
@space_cadet: Danke für die Unterstützung. Ich dachte, er wollte etwas lernen, nicht dass ich der erstaunliche Kreskin bin.
Ich entschuldige mich, wenn Sie die Ablehnung persönlich entgegengenommen haben; Wie ich bereits an anderer Stelle sagte, kennen Sie sich offensichtlich mit dem Thema aus. aber die Lücke in meinem Wissen bestand eher darin, dass "meiner Intuition nach die Schwerkraft überhaupt nicht schwach erscheint". Entschuldigung, wenn das in der Frage nicht klar war. Ich habe seitdem eine weitere Ihrer hervorragenden Antworten positiv bewertet.
Ich denke, es gibt neuere Beweise gegen diese Erklärung. Siehe: youtube.com/watch?v=3HYw6vPR9qU

Die Gravitation ist schwach, weil die Massen der Elementarteilchen so klein sind. Die Schwerkraft hat eine natürliche Masseneinheit, m p   =   ℏ c / G , die Planck-Masse, die ungefähr ist 10 − 5 g. Das Proton ist 22 um Größenordnungen weniger massiv. Das Zeug, aus dem die Welt besteht, ist also Elementarteilchen-„Styropor-Zeug“, an das sich die Schwerkraft koppelt.

Dies ist auch bei IIA-Saiten und ihren S-Dual-Hetero-Saiten zu sehen. Diese heterotischen Strings bleiben einfach nicht gerne auf unserer Brane, mit der sie keine Endpunkte haben, um Chan-Paton-Faktoren oder Dirichlet-Randbedingungen auf der Brane zu bilden. Sie schlüpfen durch unsere Brane, als ob nichts da wäre. Ihre S-Dual-Saiten sind offene Saiten auf der Brane, aber mit mickrigen Massen - weit geringer als die Planck-Masse oder die Masse, die der Saitenspannung entspricht.

Um die Ablehnung zu erklären: Es geht nicht darum, warum die Schwerkraft schwächer erscheint. Es ist die Tatsache, dass die Schwerkraft meiner Meinung nach nicht schwächer erscheint.
Suchen Sie dann auf einer psychologischen Website nach Antworten, nicht auf einer physikalischen Website. Wir sollen physikalische Fragen beantworten und nicht erklären, wie Ihr Verstand funktioniert.
@Smashery das ist die beste Antwort auf deine Frage. Um mich zu wiederholen, stimmen Sie bitte nicht ab, es sei denn, Sie haben tatsächlich einen guten Grund dafür. Und wenn Sie dies tun, verkünden Sie es nicht. Es schadet Ihrer Glaubwürdigkeit.
@space_cadet Ich bin mir nicht sicher, warum das so eine verrückte Anfrage von @Smashery ist. Er möchte eine Erklärung dafür, wie man alltägliche Phänomene mit der häufig zitierten Theorie in Einklang bringen kann: "Die Schwerkraft scheint die wichtigste Kraft in meinem Leben zu sein, aber die Leute sagen, sie sei die schwächste. Erklären Sie." Sehen Sie, dass das Reden über Chan-Paton-Faktoren möglicherweise keine zufriedenstellende Antwort ist?
Hallo @Spencer. Wenn Sie heute einem Physiker die Frage stellen würden, "warum ist die Schwerkraft die schwächste Kraft", dann besteht eine der vielen Möglichkeiten, das Problem zu formulieren, darin, (wie @Lawrence) den enormen Unterschied zwischen der natürlichen Massenskala der Schwerkraft zu bemerken und die des Standardmodells. Dies wird als „Hierarchieproblem“ bezeichnet. Fragen Sie einen Postdoc oder einen Professor danach und ich bin mir sicher, dass sie es Ihnen gerne erklären würden. Der Leckerbissen über die S-Dualität ist nur eine von vielen Möglichkeiten, eine Lösung für diese Frage zu finden, eine andere ist das Randall-Sundrum-Modell, wie @Gordon in seiner Antwort erwähnt.
@space_cadet Ich verstehe, dass dies der tiefere Grund ist, aber es ist auch für jemanden undurchdringlich, der nur versucht zu verstehen, wie Physik mit dem täglichen Leben interagiert. Vielleicht ist dies eine Diskussion, die über Meta geführt werden sollte - es scheint, als würden wir zu der sehr häufig gestellten Frage zurückkehren, "wie fortgeschritten sollte die Physik sein".
@Spencer Ich denke, es läuft auf einen Unterschied in der Perspektive hinaus. Wenn Sie ein bestimmtes Niveau erreichen, erkennen Sie, dass es keine zwei Möglichkeiten gibt. Entweder Sie diskutieren den physikalischen Aspekt oder die popwissenschaftliche Version. Oder vielleicht bin ich nur ein abgestumpfter Zyniker. In jedem Fall hat @Smashery Anspruch auf seine Perspektive und Sie auch.
@space_cadet- Nein, es ist nicht die beste Antwort auf meine Frage (und das mag arrogant klingen; aber ich denke, als die Person, die Schwierigkeiten hat, etwas zu verstehen, sollte ich beurteilen, ob es mir geholfen hat, es zu verstehen). Diese Antwort kann ein völlig genauer Grund für die physikalischen Gründe sein, warum die Schwerkraft stärker ist; Aber wenn Sie die Frage lesen, bestreite ich nicht die Tatsache, dass die Schwerkraft schwächer ist: Ich glaube bereits den Physikern, die das sagen. Ich sage, dass es für mich keinen Sinn ergibt, da die Schwerkraft mehr Einfluss auf mich zu haben scheint.
Was Spencer und andere in ihren Antworten getan haben, zeigt mir, wo mein Missverständnis liegt: mein Vergessen, dass die Schwerkraft rein anziehend ist, während die elektromagnetische Kraft sowohl anziehende als auch abstoßende Kräfte hat. Indem ich mich daran erinnerte, dass sich diese positiven und negativen Ladungen normalerweise gegenseitig ausgleichen, ergab alles einen Sinn für mich. Ja, ich bin in diesen Dingen Laie; Ein guter Antwortender wird versuchen, in meinen Kopf einzudringen und mir bei meinem wirklichen Missverständnis zu helfen.
Lawrence und Gordon sind offensichtlich sachkundig; Ich danke ihnen beiden für ihre Bemühungen (und habe ihre hervorragenden Antworten an anderer Stelle positiv bewertet); aber diese Antworten hier waren nicht hilfreich, um mir beim Verständnis zu helfen. Um Antworten herauszufiltern, die nicht zur Beantwortung der Frage beitragen, ist es angemessen, sie abzulehnen. Ich bitte um Entschuldigung, falls ich damit jemanden beleidigt habe.
@Smashery du hast sicherlich niemanden beleidigt :) Denke aber bitte daran, dass du auf einer Seite wie dieser Antworten von Experten erwarten solltest. Offensichtlich sind diese wahrscheinlich technisch.
@Smashery, alle: Eigentlich ist die Frage, warum die Schwerkraft in manchen Menschen schwach und in anderen stark ist, an sich schon interessant! Physiker entscheiden normalerweise, dass die Gravitation schwach ist, weil sie die Gravitationskraft mit der EM-Kraft zwischen z. B. zwei Elektronen vergleichen. Darin liegt eine gewisse Willkür. Ich könnte auch sagen "Schwerkraft ist eine starke Kraft - aber ein Elektron hat nur eine sehr kleine Gravitationsladung!". Es ist, als würde man Äpfel mit Birnen vergleichen. Es gibt einen Skalierungsfaktor, für den man sich entscheiden muss.

Um die Stärke zB der elektromagnetischen Kraft und der Gravitationskraft zu vergleichen, sollte man nicht einfach den Stärkeunterschied für ein bestimmtes Teilchen vergleichen, da es zu viele gibt (Elektron, Proton, Myon usw.) und alle diese Vergleiche ein anderes ergeben würden Nummer. Vergleichen wir stattdessen Schwerkraft und EM-Kraft anhand einer Skala, die durch fundamentale Konstanten gegeben ist. Für die Gravitation bedeutet dies, wir wählen die Gravitationskraft zwischen zwei Teilchen der Planck-Masse m P = ℏ c / G und für die EM-Kraft berechnen wir die Kraft zwischen zwei Teilchen der Planck-Ladung q P = 4 π ϵ 0 ℏ c . Wenn wir die Kräfte jeweils für diese beiden Fälle berechnen, erhalten wir

F g = G ℏ c / G r 2 = ℏ c r 2 F E M = 1 4 π ϵ 0 4 π ϵ 0 ℏ c r 2 = ℏ c r 2
Wir sehen also, dass die Gravitationskraft und die elektromagnetische Kraft tatsächlich von gleicher Stärke und Reichweite sind, wenn sie in ihrer natürlichen Größenordnung verglichen werden.

In diesem Sinne ist die Schwerkraft nicht die schwächste Kraft. Stattdessen kann das Rätsel hier umformuliert werden in: Warum ist die Masse der bekannten Teilchen so gering im Vergleich zur Planck-Masse, oder warum ist die Ladung der bekannten Teilchen so hoch im Vergleich zur Planck-Ladung?

Zum Beispiel das Verhältnis zwischen Planck-Masse und Elektronenmasse (die Protonenmasse sollte nicht zum Vergleich verwendet werden, da ein Proton kein Punktteilchen ist und seine Masse durch Effekte der QCD kompliziert wird ) .

m P m e = 2.389 ⋅ 10 22
wohingegen das Verhältnis zwischen Planck-Ladung und der Ladung des Elektrons ist
q P q e = 11.706
Das Verhältnis dieser Verhältnisse ist 2.040 ⋅ 10 21 und warum dies eine so hohe Zahl ist, ist das eigentliche Rätsel, und ich kenne keine Theorie, die diese Zahl erklären könnte.

Es sollte beachtet werden, dass das sogenannte Masse-zu-Ladung-Verhältnis für ein Elektron von Ordnung ist 10 11 , für ein hypothetisches Teilchen mit einer Planck-Ladung und einer Planck-Masse ist sie dementsprechend von Ordnung 10 − 11

q e m e = 1.759 ⋅ 10 11 C k g ,   q P m P = 8.617 ⋅ 10 − 11 C k g = 4 π ϵ 0 G
was ich für eine ziemlich bemerkenswerte "Symmetrie" halte.

UPDATE: Die hier angezeigten Zahlen sind möglicherweise nicht bekannt. Aber ich möchte anmerken, dass die Feinstrukturkonstante ist

a − 1 = ( q P q e ) 2 = 11.706 2 = 137.036
und die gravitative Feinstrukturkonstante ist
a G − 1 = ( m P m e ) 2 = ( 2.389 ⋅ 10 22 ) 2 = 5.709 ⋅ 10 44

Ich verstehe nicht. Ihre letzte Zeile würde das implizieren q E m P / m e q P = 1.759 / 8.617 ~ O( 1 ), Rechts? Aber die Zeilen darüber würden das sagen q E m P / m e q P = 2.389 ∗ 10 22 / 11.706 ~ O( 10 21 ) . Recht?
Sie haben Recht. Ich habe ein Minuszeichen übersehen. q P / m P = 8.617 ⋅ 10 − 11 . Ich habe den Absatz korrigiert.
Ihre Behauptung, dass "die Gravitationskraft und die elektromagnetische Kraft tatsächlich von gleicher Stärke und Reichweite sind, wenn sie in ihrem natürlichen Maßstab verglichen werden", ist trivial und irreführend, da ihre scheinbare Gleichheit nur darauf zurückzuführen ist, dass Sie in Einheiten arbeiten, die darauf ausgelegt sind herzustellen sie sind beide gleich 1. Tatsächlich haben sie unterschiedliche Einheiten und sind unvergleichbar, also wählen Sie Einheiten aus, in denen ihre numerischen Werte so nahe oder so weit von der Gleichheit entfernt sind, wie Sie möchten.

Die Schwerkraft ist die schwächste Kraft, da ihre Kopplungskonstante einen kleinen Wert hat. Aufgrund des riesigen Universums, das uns umgibt, können wir die Schwerkraft im täglichen Leben nicht spüren. Die elektromagnetische Kraft ist zweifellos stärker, da sie mit mikroskopisch kleinen Teilchen (Elektronen, Protonen) zu tun hat. Schwerkraft ist in der Natur immer anziehend. Es ist eine Kraft mit großer Reichweite unter allen anderen Wechselwirkungen in der Natur.

„Die Schwerkraft kann von uns im täglichen Leben nicht gespürt werden“ Rofl Ich empfehle Dir, Dich für ein paar Stunden unter einen Apfelbaum zu legen!
Oder aus dem Fenster springen.
Versuchen Sie zu gehen oder in der Luft zu sitzen :)
Dies verdient die erhaltenen Downvotes nicht ganz. Es gibt einen Grund für eine Ablehnung, nämlich dass diese Antwort keine Antwort auf die Frage ist. Dass man die Schwerkraft aber nicht spürt, ist genau richtig. Sie fühlen sich schwerelos, wenn Sie aus einem Fenster springen. Es gibt nichts zu fühlen, weil Sie die Schwerkraft nicht fühlen können. Nichts kann. Wenn Sie einen Moment später platschen und auf den Bürgersteig aufschlagen, ist das keine Schwerkraft. Das ist die normale Kraft, die Sie fühlen.
Was bedeutet es zu sagen „Die Schwerkraft ist die schwächste der Kräfte“?
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