力的本質是什麼？

力，是一個貫穿於整個物理學的基本物理量，是物理學大廈的基石，要弄清它的本質，確非常必要。經過幾百年來各類頂尖學家的嘔心瀝血，對四大作用力有了較為廣泛的和一定深度的規律性揭示，並已將電磁力、強力和核力用規範理論進行了統一，可惜的是，引力至今仍難於統一在前三種力之中。

因此，要談本質，就要涉及這四種力(或稱作用)的統一性基礎是什麼？但這是一個難度極大的探索性回答，本人嘗試一下。

大家知道，力與作功緊密相聯，即力與能量是密切聯繫的。當然，有時候力雖存在，但該力不一定能作功。

電磁力，其媒介為(虛)光子，光子具有能量，因此，在電磁力產生過程中，存在能量的遷移。

強核力，其媒介為膠子，膠子具有能量，因此，在強核力產生過程中，也存在能量的遷移。

弱力，其媒介為W、Z粒子，它們也具有能量，因此，弱力產生的過程中，必也存在能量的遷移。

引力，往往表示存在勢能(場)，引力作功，即勢能變為動能，或動能轉換為勢能。可惜的是，廣義相對論的建立，已取消了力的概念，將引力進行了幾何化，這是其與量子力學難於統一的原因。不過，經本人仔細研究，本人認為廣義相對論(可能)存在缺陷，並不一定成立。因此，本人仍傾向於引力的媒介粒子引力子是存在的。

綜上，我們看到，四種作用力的產生過程中，均有能量的遷移發生。

可以判定，力就是能量或能量粒子遷移過程中的產物，即能量(子)發生了質變，伴隨了力產生。

那麼，什麼東西能促使能量子發生質變，從而伴隨力的產生呢？

這就是本人的《負空間論》中提出的一種粒子，即化子(粒子)。通過化子的作用將能量(子)進行了能量與質量的(相互)轉化，在轉化過程中伴隨力的產生。

因此，力的本質就是能量與質量在化子作用下的質能轉化過程中的伴隨產物。

以上根據本人的《負空間論》對四大力進行本質性統一的解釋，供朋友們參考。

通常我們說力是物體之間的一種相互作用。這種作用可以是直接的依靠接觸，也可以指間接的依靠場。從這個定義上來看，力不能脫離物體而單獨存在。

1、宏觀角度

在日常生活中，物體之間相互接觸，發生相互的作用，產生力。這種力是由接觸產生，但是接觸卻不代表存在力。

產生力的接觸，必須是物體發生變形的接觸，比如物體發生擠壓、摩擦等等。由此可見，力的本質不在接觸，而在物體本身。

從宏觀角度來講，力產生的原因，或者說力的本質，就是物體受外界作用，發生了變形。不同的物體，相同的條件，其產生的力的大小不一樣。我們把這種關係用應力、應變來表示，其方程稱之為本構方程，或者物理方程。簡答起見，只考慮變形和力成線性關係，周所周知的「胡克定律」就是彈簧的線性本構方程。

上圖為正交各向異性材料的本構方程，這裡也只考慮其線彈性階段。假如考慮塑性關係，那就情況變的更加複雜。下圖是簡答的各向同性材料，比如常見的金屬的應力應變曲線。學過材力的同學應該都知道。

2、微觀角度

上面我們知道，力是由於物體發生變形而產生的，並且可以給出具體的應力應變的關係式。我們可以認為這個關係式是一種本質，我們也可以繼續追問，有沒有更本質的原因？

宏觀的物體都是由一個個微觀結構構成的。不同的物體，有不同的原子/分子/離子組成，這些不同的原子/分子/離子按照一定的組合，形成一個單胞晶體，這些晶體再周期性組合形成微結構，微結構再組合形成宏觀物體。

所以，繼續追問力的本質，就必須考慮物體的晶體結構了，上圖為立方體的晶體結構。還有一種非晶體結構，與晶體結構基本組成差不多，只不過非晶體沒有周期性，沒有規則的外形。

這樣的話，宏觀的力的本質，實際上取決於微觀的晶粒了。這些晶粒可以是原子，可以是分子，也可以是離子。不同的晶粒與晶粒之間，存在著不同的相互作用。比如說著名的范德華力。

這種微觀的力，追究起來，就要複雜多了，我也了解不多，無法給出更加明確的答案。實際上，這已經涉及到大統一理論了。

現在有四大基本作用力，分別是引力、電磁力、強相互作用力、弱相互作用力。弱相互作用力有點面生，弱力比強力小，作用距離也短，在貝塔衰變中扮演著重要的角色。強相互作用力是質子與中子能夠綁在一起形成原子核的作用力，是四個基本力中最強的那一個，電磁力排第二。

（萬有引力）

萬有引力這個我們初中都學過，大到整個星球，小到一塊石頭都有引力，只不過強弱之分罷了。電磁力，帶電粒子在磁場、電場中受到的力就是電磁力，分子與分子間的作用力就是電磁力的一種，所以在生命誕生中扮演著重要角色，是分子與分子組成更複雜化合物的基礎。

（強力讓質子、中子綁在一起）

在量子場論中，這些個力，這些個相互作用，都是不同物體交換媒介粒子導致的，強力交換膠子，電磁力交換光子，引力交換引力子，弱力交換W+、W-、Z這三種粒子。不過引力子是科學家猜測中傳播引力的媒介，並沒有真實發現，而其它三種力的交換媒介都發現了，所以，除引力之外的電磁力、強力、弱力都可以用現在的標準模型寫在一起。

所以說現在的情況是，最不理解的就是引力了，儘管發現它最早。

個人淺見，歡迎評論！

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這個宇宙只有四種基本力（基本相互作用）：強相互作用力、電磁力、弱相互作用力和引力。現在觀測到的所有物理現象都可以用這四種基本相互作用來解釋。

圖：氦原子示意圖

強相互作用力是作用於強子（由夸克或反夸克組成）之間的力。它能抵抗質子間的電磁力的排斥作用（同性相斥），將質子和中子牢牢聚合在一起；也將夸克綁在一起形成質子和中子等強子。它的作用範圍也十分短，是第二短的作用力，只有約為10∧-15 m ，只能在原子核內部產生作用。強相互作用力是由膠子傳遞的。

弱相互作用力是引起亞原子粒子（比原子還小的粒子，如：質子、中子等）發生衰變的作用力。它的作用範圍是最短的。弱相互作用力是由W及Z玻色子的交換（即發射及吸收）所引起的。只有它不會產生束縛力。「弱」是指它比強相互作用力和電磁力低幾個數量級。它還會使夸克變「味」，破壞宇稱對稱及CP對稱。

圖：貝塔衰變，由弱相互作用力引起

電磁力是帶電粒子處於電場、磁場或電磁場中受到的一種作用力。由光子為媒介傳遞電磁力。它將電子束縛在原子核周圍形成原子。將原子結合在一起的形成了分子。也是由它將分子結合在一起形成了物體。我們拿起一個蘋果，所需要的摩擦力本質上就是電磁力。

圖：電磁力

引力是具有質量的物體間的相互作用力。它是四種作用力中最弱的一種力，如此大的一個地球所產生的引力還無法將一個細繩拉斷，從這就可以看出它比其他基本力要弱很多個數量級。但引力的作用範圍是無窮遠的。

圖：引力作用下的天體

引力雖然時時刻刻都被我們感受到，但它卻是最神秘的一種力，其他三種力產生的機制已經通過傳遞相對作用的規範玻色子的理論加以解釋，並得到實驗驗證。傳遞引力的引力子卻沒有被找到。

引力子被認為是一種基本粒子，可能是一種自旋為2、質量為零、不帶電荷的玻色子。為了傳遞引力，引力子必須永遠相吸、作用範圍無限遠及以無限多的型態出現。但這一切還沒能在實驗中發現。

目前成功解釋引力的只能是廣義相對論，它認為引力是質量彎曲空間產生的現象。

如果能將四種基本作用力統一起來形成「萬有理論」，人類的文明將邁上一個新的台階。

力的本質還是物體間的相互作用，如果按相互作用來剗分有強互作用與弱相互作用，其中弱相互作用包括引力、電磁力等，強相互作用包括核力等。

首先我們來說電磁力，電磁力是遠程力，有人說為什麼相隔遙遠的兩個電荷或磁極能發生力的作用呢? 這個問題從17世紀到18世紀一直讓人感到困惑，就連當時最偉大物理學家牛頓都不能夠解釋，他認為是鬼魅般的"超距作用」，直到19世紀法拉第引入場的概念才得以解釋，他認為是電磁力是通過場來傳遞的，場其實是物質存在的一種形式，它看不見摸不著，卻與身在其中的物體有相互作用。

現代物理認為傳遞相互作用的粒子都是玻色子，玻色子是自旋為整數的粒子，不遵遁泡利不相容原理，即不能有兩個或兩個的費米子在同一量子層，遵遁玻色一愛因斯坦統計，電磁力是通過電磁場中的傳播子即光子傳播的，傳播子是量力場論的主要內容，傳遞核力的傳播子是膠子，引力的傳播子是引力子，以及放射性元素衰變時弱相互作用傳播子是Z玻色子，還有就是給費米子以質量的希格斯傳播子，除了引力的傳播子引力子沒有被發現外其餘都已被實驗證實。根據動量定理Ft=mV可知，我們可以把電荷或磁極間的力可以看做傳播子光子不斷與電荷或磁極發生碰撞產生的，光子它是物質，是粒子，所以說到底力的本質還是物質間的相互作用。

下面我們講引力。

引力可以說是很難馴服的傢伙，就連20世紀最偉大的物理學家之一的爰因斯坦都馴服不了它，如果能馴服它那麼大一統理論就大功告成了，如果能發現引力子，大一統理論就成功了，根據愛因斯坦廣義相對論，引力是由大質量物體使空間發生扭曲產生的，物體都貝有向空間扭曲程度大的地方運動的趨勢，例如我們把黑洞比喻為河中的旋渦，黑洞周圍的物質比喻為河中的小船，根據常識我們知道小船會自然而然的滑向旋渦深處，由於黑洞的質量很大導致周圍的空間扭曲的十分厲害，使周圍的物質自發的滑向黑洞的深處，引力越大的地方時間變化越慢，假如小船坐了個人，我們知道旋渦越往裡就越難擺脫或者說要用更大的力才能擺脫，如果說小船上的人花最大的力擺脫了，我們可以說他逃逸了，黑洞也是一樣的道理，越往裡逃逸速度越來越大，我們把逃逸速度等於光速的地方叫做視界，視界以外的信息是可以知道的，視界以內的信息就不知道了，因為宇宙中傳遞信息最快的速度就是光速。

本題，很複雜，很重要，值得探討。我的解題思路是：首先明確力的定義，然後給出力的分類與特徵，最後分析力的本質。

一，力的定義。力，是引起對象運動變化的原因，簡言之，力就是動因。例1.加大油門，增加牽引力，車輛從慢速運動提升至高速運動。例2.抽打陀螺而加快轉動。例3.油桶從坡上自動滾下，是因為地球的重力分力作用。

二，力的分類。力有三要素：力的大小、力的方向、力的作用點。就作用點而言，有的力，作用於對象的接觸表面，此類力叫接觸力，也叫附加力。有的力，作用與對象的質量中心，此類力叫非接觸力，也叫引斥力。

三，不同的力，有不同的本質。

典型的接觸力有：彈力/壓力、摩擦力、應力。接觸力的本質是對象結構的錯位，導致材料的彈性變形、塑性變形、整體位移、變速運動。

典型的非接觸力有：萬有引力、電磁引力、核子間強引力、中子內弱引力、分子間的引力。非接觸力的本質是粒子的旋轉互因的向心力。粒子自旋的向心力，是萬有引力的本質。電子的繞核運動，即電荷運動，是電磁力的本質。兩個核子旋轉的向心力交集，是強作用力的本質，分子內部各粒子向心力的總交集，是分子間引力的本質。

當然，當超越一定距離，非接觸力，表現為萬有斥力、電子質子間的斥力、核子間的斥力、分子間的斥力。

力是物體相互作用產生的根本原因，是物質運動的推手。

如果把自然界的力細分，可以歸為四類，即引力，電磁力，弱相互作用力，強相互作用力。這四種力的強度量級和作用距離各部相同，引力和電磁力是長程力，作用距離較遠。強相互作用力和弱相互作用力是短程力，作用距離僅僅是原子核尺度，所以日常生活中我們很難「了解」到這兩種力。

力的傳播也有速度，這個速度就是光速。力像一個看不見的手掌，推著它作用的物體前進。愛因斯坦曾嘗試把這四種基本力統一起來，但無論他怎麼嘗試，他也只能統一除了引力外的其它三種基本力。像在看來，既然引力是空間的幾何彎曲導致的效應，所以引力可能並不是一種力。

至於力到底長什麼樣，誰也沒有見過。就像我們永遠也看不看磁場和電場，但這兩種物質卻又實實在在存在一樣。力也一樣，我們只能夠通過各種力場去描述它們，預測它們的作用行為，卻無法直觀地觀察到它們。或許高維空間下，這些力都是可視化的，就像電影<星際穿越>裡面，男主角庫珀可以在黑洞裡面直接操縱可視化的引力之弦來改變過去的一些物理現象，但是現實中奈何我們只是三維生物，並不能能夠進入到高維。

力的本質是能量的傳遞。萬有引力，電磁力，弱相互作用力和強相互作用力它們存在從目的就是能量傳遞。力傳遞到物體和粒子上，導致運動傳遞了能量。那麼有些力看上去沒有產生位移，是不是沒有傳遞能量呢？比如靜態的壓力，夸克之間的力，這些力看上去沒有能量交換，其實從微觀上看是有交換的，這種能量交換可看作頻率極快的能量可逆的相互交換，平衡一旦打破，就會出現非常大的能量交換，如房屋倒塌，鋼樑斷裂。太陽的萬有引力作用在地球上，導致地球變形，赤道半徑變大。

人類在生產實踐中逐漸認識到，物體之間存在著各種相互作用，人們把這些相互作用稱作「力」。隨著物理學的不斷發展，人們進一步認識到，所有的相互作用在本質上都可以歸結為四種，物理學家稱其為四大基本相互作用，或者四大基本自然力。

第一種，引力。在四大基本自然力中，引力是其中最弱的一種，但它又是無處不在。任何物體，哪怕是微小的亞原子粒子，都會有能量動量張量，所以都會產生引力作用，這正是「萬有引力」。宇宙天體運動、地球上的物體被束縛在地球上，主宰這背後的力就是引力。

第二種，電磁力。正如引力那樣，電磁力也是一種長程力，作用範圍可以無限延伸。我們在生活中會廣泛接觸到電磁力，拉力、推力、壓力、磁力、電場力、分子力等本質上都是屬於電磁力。只是為了方便表述，人們根據力的效果命名出了各種力。

第三種，弱核力或稱弱相互作用力。弱核力是一種短程力，作用距離只有10^-16米。亞原子粒子會發生衰變，原子核會發生核聚變，弱核力就是這背後的主宰力。在四大基本自然力中，弱核力和電磁力最先被統一，其理論基礎是楊-米爾斯方程。

第四種，強核力或稱強相互作用力。這是最晚發現的基本自然力，並且也是其中最強的那個。強核力也是一種短程力，作用尺度在飛米級別。質子和中子能夠緊密束縛在一起形成原子核，原子核發生核裂變反應，這背後在其作用的都是強核力。

現階段，粒子物理標準模型已經成功統一了弱核力、電磁力以及強核力，但還差引力沒有統一。另外，此前還有研究聲稱可能發現了第五種基本自然力，但直到還沒有得到確認。

力的本質是什麼？要分開說：我認為主要有三個方面：1.自然力它存儲於物質，物體，能量是客觀的不以人的意志為轉移的，在物質結構中生來具有，這種力我們只有利用不可控制，自然力達到什麼程度無法統計，超過了我們人類的認知範圍；2.重力，重力不是說它有多重，是指地球環境當中的一種力，這種重力只有我們人類有所認知，比如磁力、電力、動力等等物理學中的四種力，重力我們可以設計可以給予，研究和掌握重力的規律為我們所用；3.引力，引力包羅萬象無所不在無所不能，引力在我們的身邊也有，在浩瀚的宇宙當中也有，引力雖然無所不在，但引力依賴於物質、能量，依賴於宇宙整體的結構。引力與自然力相互作用，你中有我，我中有你，自然力一旦爆發引力起到調和平衡的作用，引力也可以穩定自然力。引力與重力雖然沒有多大直接關係，不過我們人類還是要感謝引力的，引力給地球空間一個良好的地球環境。力的本質是什麼？用簡短的語言概括為：力的屬性是慣性，慣性的屬性包涵運動，最後答案是：力是運動的，運動是力強弱的一種形式。

力是一種本能，力是一種替力，力是一種運動，這種運動可以永不停止。

原創2018.12.23