通過量子力學，今天我們來揭秘一個常見的宏觀概念，力，看看量子力學是怎麼理解這個概念的。
你可能有過這樣的經歷：坐車的時候，司機一踩油門，你的背後就傳來一股推力。
<strong>這是加速度產生的推背感。
而且，車的檔次越高，這種推背感就越強。你有沒有想過，這種推背感到底是怎樣產生的？這個力的本質是什麼呢？
力是一個宏觀展現的概念我們日常生活中感受到的力，大都是複合感受。
這就好比一束太陽光，表面上看是白色，我們拿三稜鏡一分解就發現，其實存在好幾種顏色。量子力學就相當於這個三稜鏡。
我們把這種推背感分解以後，就會得到三種不同的排斥力。雖然有三種，但它們對你感受到的排斥力的貢獻，是不一樣的。
第一種是靜電排斥力。
這個很好理解，椅背裡有原子核，有電子。原子核帶正電，電子帶負電。
正電和正電之間會相互排斥，負電和負電之間也會相互排斥。但這不是排斥力最主要的來源。
第二種是量子力學的不確定性原理。
你的身體擠壓椅背上的原子，想讓每個原子都變小一點兒，就會感到一種排斥力。
但這也不是排斥力最主要的來源。貢獻最大的是第三種，它來自量子力學的另一種原理，叫泡利不相容原理。提出這個原理的物理學家叫泡利。
沃爾夫岡·泡利
“不相容”很好理解，意思是說，我佔了這個地方你就不能佔了，我容不下你。你的身體在往後靠的時候，原子擠在一起，一個原子的電子就有可能被擠到另一個原子那裡。
但是原來原子的電子佔滿了本來的地方，你要新加進來一個電子，就會感到一種排斥力。
<strong>有些科普書會把這種力叫作“簡併力”。這才是推背感最主要的來源。
你看，一個簡單的推背感，背後就有三種因素在共同作用。所以，力是一種複合的概念。不但如此，這些因素的效果也不是直接體現出來的，而是有層級的。
什麼是“層級”呢？
比方說，如果把一個空的塑料瓶按到水裡，按得越深，塑料瓶就越癟，你肯定知道，這是水的壓力。但你如果把自己縮小了，鑽到瓶子裡面看，就會發現這其實是因為水分子在碰撞塑料分子。
<strong>我們其實是把每時每刻分子碰撞產生的力，平均起來，稱作水的壓力。
如果把它還原到微觀層面，“壓力”這個概念就沒有了，只有分子間的碰撞和分子間作用力。
這種在微觀世界是一種樣子，在宏觀世界是另一種樣子的情況，就叫作“有層級”。如果我們要找力的本質，肯定要把複合的力進行拆分，還要排除層級的干擾，把力還原到基本粒子層面。
這時你會發現，我們只剩下了四種基本相互作用。
最底層不可還原的就是基本相互作用我先說一下，什麼叫相互作用。很多科普書說，相互作用就像兩個人在扔球。
我扔球的時候，向後一仰。你接住球以後，也向後一仰。如果有個眼神不好的人站在遠處看，他看不到球，就會以為，我隔空朝你施加了一個力，你朝我施加了一個反作用力。
所以，粒子就是通過朝其他粒子扔球來施加作用力的。這裡說的扔球和接球的過程，都屬於相互作用。
這個比喻很巧妙，但有個地方它沒有說清楚。就是這個球，是一個粒子，也具有波粒二象性。
所以，我們扔出去的其實是一朵粒子云。你別忘了，我和你也是粒子，所以我們倆也是兩朵雲。
如果你把自己縮小到量子尺度，就會發現兩個粒子之間的相互作用，本質上就是兩朵雲，在不斷髮出和吸收第三朵雲。
那麼這第三朵雲是什麼呢？
有的雲可以拆分，我們就繼續往下拆。當我們把所有的雲拆到底層，不能繼續拆分時，就會發現只剩下三種不同的雲，分別對應三種不同的基本相互作用。
按照從強到弱的順序，排第一是的強相互作用，它一共會扔八種不同的雲，這些雲都叫作膠子。有了它，原子核裡的質子、中子才能穩定地存在。
<strong>強相互作用的作用距離很短，只在原子核內起作用，出了原子核就沒效果了。
所以我們平時感覺不到。排第二的是電磁相互作用，它扔的雲你應該很熟悉了，叫光子，就是我們前面提到，物理學家總拿它做實驗的那個光子。
它貢獻了我們平時聽說的化學鍵、分子間作用力，以及各種宏觀世界的力，比如表面張力，靜電力，磁力等等。電磁力的作用距離很遠，我們平時經常感覺到。
排第三的是弱相互作用，它會扔三種雲，分別叫W+，W-和Z0玻色子。弱相互作用也只在原子核內有效，而且強度很弱，似乎沒有什麼存在感。但其實，弱相互作用很重要。
你可能聽說過粒子物理學裡有個概念叫“標準模型”。
<strong>通俗地說，標準模型說明白了兩件事，一件事是“世界上一共有多少種粒子”，一件事是“每種粒子之間會如何相互作用”。
這兩件事合起來，就說明白了構造我們世界的底層邏輯是什麼樣的。
但如果沒有弱相互作用，標準模型中的粒子，就會少將近一半，相當於構造世界的底層邏輯完全變了。
這三種相互作用加上萬有引力，就是世界的四大基本相互作用。但量子力學在說到基本相互作用時，只能解釋清楚其中的三個。就目前來說，萬有引力還是廣義相對論負責解釋的，而量子力學和廣義相對論這兩套理論，還沒有統一。我們在這，就先不說萬有引力。
力的本質是能量隨空間位置變化的劇烈程度，但你看我介紹每種相互作用的時候，都會說在其中起中介作用的是各種“雲”，是“雲”就會有各種不確定性，不好衡量。
其實在量子力學中，物理學家已經很少使用“力”這個概念了。
<strong>而是會用一個更確定的概念來描述它，這就是能量。
請你想象一下，我帶你去杭州靈隱寺的後山，那裡是山巒起伏的丘陵。
上山的時候，你會感到一股強大的力在把你往下拖，這個時候，你的能量就在變大。山越陡，你會覺得這股力越大，你能量變大的速度就越快。
但如果你走在平地上，比如在西湖邊轉悠，你會覺得這股力幾乎不存在，這個時候，你的能量也不怎麼變化。這種能量隨著空間位置變化的劇烈程度，就是“力”的本質。
<strong>能量變化劇烈，力就大，能量變化很和緩，力就小。
咱們還拿推背感來舉例子。我剛剛說，泡利不相容原理為這種推背感貢獻得最多。但為什麼是它貢獻得最多呢？
你看，泡利不相容原理要求，這個地方我佔了，你就不能佔。
椅背裡的電子特別多，大概有10的23次方那麼多。你要想新加進來一個電子，就要讓這一大堆電子給你騰一塊兒地方，它們當然不願意。
這就好比一幢摩天大樓，下面100層已經被人佔滿了。你要是想住進來，只有101層才有地方。但你要去101層，得一下子獲得能去101層那麼多的能量才行。
能量變化這麼大，你才會感到一種不可抗拒的排斥力。物理學家做過一個簡單的計算，這種電子產生的排斥力，大約比同樣面積下的大氣壓力，還要大幾十萬倍。
如果你很熟悉大氣壓力的話，就會知道它來源是大氣壓強。
所以這種排斥力，其實也是一種壓強，叫“簡併壓強”。
說起來，多虧簡併壓強這麼大，我們的世界才能穩定存在。從宇宙尺度上看，萬有引力才是主導整個宇宙的力。
<strong>但像地球這樣的行星，為什麼沒在萬有引力的作用下把自己向內壓塌呢？
其中一個很大的原因，就是在地球的內部，有簡併壓強貢獻的巨大排斥力。那我們現在知道推背感是從哪兒來的了。
它是各種相互作用和量子效應在不同層級下的複合作用。
三種基本的相互作用製造了穩定的原子核。電磁相互作用加上不確定性原理，貢獻了化學鍵和分子間的吸引力，讓原子變成分子，再讓分子聚合成固體和液體。
最後再加上泡利不相容原理，提供了一種排斥力，各種物體才不會向內崩塌。這種組合起來的排斥力，就是踩油門時的推背感。
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