Page 271 - 世界学

第七章 能量世界学 255

持物质形状最基本的力。电子之所以围绕原子核运动，分子之所以能形成晶体，蛋
白质、核酸等之所以能构成生命，总之，我们的宇宙之所以千姿百态，五光十色，

关键就在于电磁力。
按照量子电动力学，电磁相互作用是通过交换电磁场的量子（光子）而传递的，

它能够很好地说明正反粒子的产生和湮没，电子、μ 子的反常磁矩与兰姆移位等真
空极化引起的细微电磁效应，理论计算与实验符合得非常好。电磁相互作用引起的

粒子衰变称为电磁衰变。最早观察到的原子核的 γ 跃迁就是电磁衰变，其他还有如
0
-16
-20
π → γ+γ 等。电磁衰变粒子的平均寿命为 10 ~10 s。
带有电荷的粒子之间具有电磁相互作用（通过交换光子）。
电磁力是四种基本力中第二强的力，作用于电子等所有带电荷的粒子之间。作
用于固体原子和分子之间的电磁力使固体具有硬度，这种力也具有磁性和发光的

特性。
电荷、电流在电磁场中所受力的总称。电荷在电场中受到的力称为库仑力，电

流在磁场中受到的力称为安培力。粒子间的电磁相互作用是通过电磁场来实现的，
光子是组成电磁场的基本单元，通过交换光子来传递粒子间的相互作用。电磁力是

一种长程力，在微观和宏观领域，都能观察到电磁力的作用。
电磁作用包括两种性质的作用，一种是电荷之间的相互作用，它是粒子电场产

生的一种作用效应；另一种是磁场之间的相互作用，它是粒子质量场产生的一种作
用效应。电场与磁场是两种性质的场，不能相互转化；但是，由于两者之间共存于
同一粒子体之中，因而电场能和磁场能可以相互转化。

（三）弱相互作用

弱相互作用力与其他三种相互作用力稍有区别，它主要是改变粒子，而不是对
粒子产生拉或推的效应。这种相互作用首先是在 β 衰变中发现的。在典型的 β 衰

变中，中子衰变成质子、电子和反中微子。这个过程是由弱相互作用力引起的，中
子的夸克味在此过程中发生了改变，由一个上夸克（u）变成下夸克（d）。在弱相
互作用改变夸克和轻子的味的情况下，电子还可以变成中子。

弱作用的理论是电弱统一理论，弱作用通过交换中间玻色子（W 及 Z 玻色子）
而传递，弱作用仅在微观尺度上起作用，其力程最短，其强度排在强相互作用和电

磁相互作用之后居第三位。亚原子粒子的放射性衰变就是由它引起的，恒星中一种