Četiri temeljne sile prirode zapravo su četiri načina na koji materija utječe u svemir. Gravitacija, najslabija od ove četvorice, prisutna je u svakodnevnom životu ljudi, ali paradoksalno izgleda prilično snažno. Elektromagnetska sila pokreće naše električne strojeve, Internet i pametne telefone. Druge dvije sile, jaka i slaba nuklearne sile, djeluju na atomskoj razini i utječu na elementarne čestice poput protona i elektrona. Te su četiri sile razlog zašto svijet postoji takav kakav postoji, a svaka sila ima jedinstvena svojstva i karakteristike.
TL; DR (predugo; Nisam pročitao)
Četiri temeljne sile prirode, najjače do najslabije, su jaka nuklearna sila, elektromagnetska sila, slaba nuklearna sila i gravitacija.
Osnove temeljne sile
Kada neživi predmeti ili elementarne čestice međusobno djeluju, temeljne sile utječu na njihovo ponašanje. Na primjer, planeti kruže oko Sunca zbog gravitacijske sile. Grom udara jer elektroni skaču između oblaka i tla zbog elektromagnetske sile. Atomi ostaju zajedno zbog jake nuklearne sile, a prirodno zračenje uzrokuje slaba nuklearna sila.
Te sile imaju dvije glavne zajedničke karakteristike. Imaju snage i djeluju na određenoj udaljenosti. Osim toga, svi su jedinstveni i djeluju na materiju na potpuno različite načine.
Jaka nuklearna sila
Najmoćnija od četiri sile je jaka nuklearna sila koja mora svladati silu broj dva, elektromagnetizam, u atomskoj jezgri. Jezgre se sastoje od protona i neutrona, pri čemu se protoni međusobno odbijaju zbog svojih pozitivnih naboja. Jaka nuklearna sila nadilazi ovu odbojnost i drži protone blizu u jezgri.
Da bi mogli usporediti snagu temeljnih sila, znanstvenici često koriste jaku nuklearnu silu kao osnovu i dodjeljuju joj vrijednost 1. Snaga svake druge snage koja je slabija daje se kao djelić te snage. Iako je najmoćnija sila, jaka nuklearna sila ne djeluje na daljinu. Ograničena je na jezgru atoma i ima samo raspon od približno radijusa prosječne jezgre.
Elektromagnetska sila
Elektromagnetska sila djeluje na nabijene čestice i ključna je interakcija u bilo čemu što se tiče električne energije. Budući da većina materije ima ravnotežu nabijenih čestica, veliki predmeti imaju tendenciju da budu neutralni i sila nema utjecaja na njih. Kad se predmeti napune, poput električnih motora, baterija ili statičkog elektriciteta, poput naboja odbijaju se i za razliku od naboja privlače. Elektroni su nositelji negativnog naboja i privlače ih protoni koji imaju pozitivan naboj. Kad se naboji pomiču, stvaraju magnetska polja koja imaju sjeverni i južni pol. Kao i kod naboja, dva se slična stupa odbijaju i različiti se pola privlače.
Elektromagnetska sila je nešto ispod stote snage jake nuklearne sile, ali može djelovati na daljinu. Iako postaje slabiji kad su nabijeni objekti dalje razdvojeni, privlačenje i odbijanje teoretski nastavljaju u beskonačnost. Međutim, na velikim udaljenostima učinci su sićušni i mogu biti zanemarivi.
Slaba nuklearna sila
Dok jaka nuklearna sila djeluje samo na čestice u jezgri, slaba nuklearna sila djeluje na mnoge elementarne čestice i odgovorna je za prirodno zračenje. Upravlja načinom na koji se elementi s vremenom prirodno razgrađuju, a kada se atomi više ne drže zajedno, čestice poput elektrona izbacuju se u obliku zračenja. Kao rezultat, slaba nuklearna sila utječe na to kako se odvijaju nuklearna fisija i nuklearna fuzija.
Slaba sila manja je od milijuntog dijela poput jake nuklearne sile i djeluje na vrlo kratkim udaljenostima. Iako može privući i odbiti čestice, njegovo područje djelovanja toliko je ograničeno da zapravo ne djeluje poput ostalih sila koje vuku ili guraju na daljinu. Slaba nuklearna sila je više poput ljepila ili masti, koja djeluje samo u tankom sloju između elementarnih čestica.
Gravitacijska sila
Gravitacija djeluje kao privlačna sila između bilo koja dva predmeta koji imaju masu. Sila gravitacije ovisi o masi predmeta. U svakodnevnom životu sila gravitacije između zemlje i predmeta poput automobila je težina automobila. Sila gravitacije izravno je proporcionalna masi predmeta. Primjerice, 2 litre mlijeka teže dva puta više od 1 litre.
Gravitacija je najslabija sila, a snaga jake nuklearne sile manja je od milijuntog milionitog dijela. Iako su vrlo slabi na atomskoj razini, svakodnevni predmeti imaju toliko mase da sila gravitacije postane prilično jaka. Za još veću masu, poput planeta i zvijezda, sila gravitacije je dovoljno jaka da ih održi u orbiti. Gravitacija je poput elektromagnetske sile jer djeluje na daljinu, teoretski do beskonačnosti. To postaje važno za ogromne mase poput galaksija koje privlače druge galaksije čak i kada su vrlo udaljene.
Ostale snage
Lako je zamisliti druge sile aktivne u prirodi, poput vjetra, eksplozije ili sile mlaznog motora. Sve su to sekundarne sile koje se za svoje djelovanje oslanjaju na temeljne sile. Na primjer, vjetar puše jer vrijeme uključuje porast vrućeg zraka i pad hladnog zraka, a hladni zrak je teži zbog gravitacije. Vjetar ima silu jer molekule zraka zajedno drže temeljne sile, što im omogućuje da izvrše pritisak. U stvari, četiri temeljne sile stoje iza svega što živo biće doživljava.