【為什麼我們挑選這本書】人類的生活中，究竟存在多少「力」？讓手機摔到地板兇手其實是「重力」，吸貓若沒有「電磁力」喵皇就不能賞你一拳了。存在二次元最大的磁鐵「地球」，擔綱了我們生活中不可或缺的角色，而本文將提及至少 4 種文明世界中不可或缺的「力」，是如何影響著我們的生活。
本文選自《你也被唬弄了嗎？20 個最容易被誤解的科普知識》，作者軌道君（궤도）是年輕的科學知識傳播者，畢業於韓國延世大學天文宇宙學系與研究所，他日以繼夜地思考新點子，希望可以解惑大眾都想知道的事。（責任編輯：孫敬）
宇宙四大天王：重力、電磁力、強力、弱力
主宰人類的重力，竟是宇宙的霸主？
做父母的，總是時時刻刻擔心孩子，不知道他有沒有被別人欺負？在路上有沒有跌倒？不管有幾個孩子都一樣，沒有一天不為他們煩惱。尤其是體弱多病的子女，更是費盡心思地照顧。還沒有成為父母前，無法理解這樣的心情，這就是所謂的天下父母心。
「重力」的存在已完全融入日常生活中
天地初開之際，宇宙也孕育了多種力量形態的子女。如果能像美國漫畫《地球超人》一樣，當分別帶有土、火、風、水、心靈的力量合而為一時，地球超人就會出動了。漫畫中的世界固然理想，而宇宙歷經千辛萬苦，也只生下了四種能力。它們在極短的時間內誕生下來，所以也可以說它們是四胞胎。若要分出長幼順序，依序是：重力、電磁力、強力和弱力。年紀最長、身體卻最虛弱的重力，就是今天的主角。
首先，如果你什麼事都沒做，卻發生某件莫名其妙的事，犯人很有可能是重力。原本拿在手上的馬克杯，不小心掉落，大部分的人都會指責你的粗心大意，不過實際上讓馬克杯摔碎的決定性力量，來自於重力。重力沒有拉著馬克杯的話，你也不會犯這樣的錯。
如果在生活中用重力當藉口，只會讓你變成一個「邊緣人」。另外，騎腳踏車時會往旁邊倒，也是重力所致；玩騎馬背時，讓你朋友痛苦掙扎的原因也是重力；甚至當你在洗手間辦大事時，讓你和珍貴的棕色朋友能順利分開的也是它。
「電磁力」成為人與人互動間不可或缺的夥伴
除此之外，大部分能感受到的力量都是電磁力。不僅僅是磁鐵之間互相拉扯或推擠的力量，利用環繞在原子周圍的電子反彈力，使其互相排斥，也是電磁力的範疇。你之所以能突襲親吻貓咪，全託電磁力之福，而貓咪不悅地推開你的臉，賞你一巴掌，如果沒有電磁力的作用，牠也無法辦到。
嘴巴碰到貓咪臉頰的瞬間，適當的電磁力已事先把力量擠掉了。以免存在你們之間的原子核，在融合之下引發核聚變反應，在你和貓咪半徑幾千公里內的文明，得以保存至今。也就是說，所有互相接觸到的物質，都是依靠電磁力才能保持穩定。換句話說，從物理學來看，物質之間很難互相觸碰到。
強力與弱力十分難得一見，甚至比你實際遇到，經常出現在綜藝節目的偶像歌手的機率更低，因為它們是在相當微小的世界裡發生的事。從根本上來講，強力是製造原子核的力量。
原子核是由質子和中子組成，質子帶有正電荷（＋），就像磁鐵的兩極，質子之間也是依靠電磁力相互推擠。若置之不理，原子核很容易分解。因此能讓它們並肩作戰，友好相處的力量就是強力（又稱「強交互作用」，實際上發生於夸克之間，是一股非常強大的力量）。與電磁力相比，它的排行比較小，不過它的力量最強，所以哥哥們也拿它沒輒。
「重力」雖然微小，卻是不可或缺的存在
弱力（電子與電微中子、緲子與緲微中子、陶子與陶中微子之間產生作用的力量）主要與引起核衰變的過程有關。由於弱力，中子會轉變為質子，過程中也會產生能量。另外，它又被稱為「弱交互作用」，但比起弱力，重力的強度更小。竟然比一聽，就覺得是軟柿子的弱力還弱，重力到底弱不禁風到什麼程度呢？如果比較它們的實際力量，結果更令人痛心。
首先，電磁力比弱力強一百倍，強力又比電磁力強一千倍。弱力與強力相較之下，只是相當微弱的力量。那身為人盡皆知的「病秧子」重力，它的力量到底有多小？強力的強度，足足是重力的十的四十四次方。如果說一百倍是在數字後方加二個零，那現在數字後面就得加四十四個零，兩者根本無法比較。光是把它們拿來比較的這件事本身，對另外三個兄弟來說，就不是什麼光彩的事。
重力的力量實在太微不足道，一般人都覺得啞口無言了，科學家該有多驚慌失措？重力究竟從小吃什麼長大，怎會如此弱不禁風？在說明之前，我們必須先了解一件事，那就是關於時空與次元的觀點。
雖然重力的力量輕如鴻毛，但以射程距離（又稱為「作用距離」，作用力的強度依序為：弱力 ↓ 強力 ↓重力＝電磁力）來說，它與電磁力確實比較有勝算。弱力或強力的力量作用距離非常短，如果不是相當靠近範圍，它們就無法作用。
地球這塊大磁鐵對所有東西都會「互相吸引」
但是重力和電磁力的作用距離幾乎接近無限，代表說，無論相隔多遠的距離，你都可以感受到重力的存在；反過來說，整個宇宙中全部帶有質量的物體，都能互相感覺到對方的存在。解釋起來有些複雜，但世紀天才牛頓（Newton）曾說過：「因為蘋果對地球有吸引力，地球對蘋果也有吸引力，所以蘋果才會掉到地球上」。
仔細想想，地球不只吸引蘋果，而是吸引所有具備質量的物體。簡單地說，它與磁鐵吸鐵片的磁力相似。大部分的金屬碎屑都可以被磁鐵吸附。假設有一塊巨大的磁鐵，附近所有的金屬都被吸往它的方向。如果說磁力只適用於通電物質，重力就是只適用於具有質量的物質。因為這是天才說的話，所以大家都會信任，直到愛因斯坦以截球之姿出現為止。
依照牛頓的說法，沒有質量的物質就不會受到重力影響。就像不管我們再怎麼努力用磁鐵吸橡皮擦，它依然不動。令人驚訝的是，就連沒有質量的光，路徑也會受重力影響而產生扭曲。等一下，你說什麼？科學研究命題不能有例外？應該是哪裡出錯了。對於這個問題，愛因斯坦提出了有趣的建議：
其實重力並不是物體間作用的力量。
難道不是蘋果對地球有吸引力，地球對蘋果也有吸引力嗎？如果蘋果和地球沒有互相吸引，蘋果為什麼會掉到地上？愛吐舌頭的宇宙大天才，愛因斯坦提出了相對論的概念。
空間與質量驗證了「相對論」的存在
現在，我們暫時把廣闊的宇宙移到你的廚房裡，把將保鮮膜大範圍地鋪在空中，做成一個透明膜環繞你的時空。若在拉開薄透的保鮮膜上面，放一個相當有份量的鮪魚罐頭，保鮮膜會在凹陷時往下延展開來。接著，再丟入一顆非常輕巧的珠子，珠子會慢慢順著凹陷的保鮮膜滾下去。如果保鮮膜透明到幾乎不存在，我們就會認為珠子和鮪魚罐頭處在互相吸引的狀態。
說到底，所謂的重力就是，代表有質量的鮪魚罐頭，直接改變了代表空間的保鮮膜。隨著扭曲空間的凹陷，進而產生一股牽引周圍物質的流動力量，這就是現代廣義相對論的核心概念。
其實，宇宙大天才也是花了很長時間，才走到這一步。如果你想陪他，一步步走過相對論誕生的漫長旅程，現在請打開門，走到電梯去吧！一開始走進電梯，按了上面樓層的按鈕後，稍等一會。電梯往上爬時，你感覺自己的體重變重了。不要擔心，不是你突然變胖。這種感覺會隨著電梯加速，愈來愈強烈；相反地，如果電梯停止加速，開始墜落，此時你會產生一種好像懸浮在空中、重力突然消失的錯覺。如果真的發生這種情況，你可能不會有多餘的心思去思考這個問題。
就像這樣，重力會隨著移動的方向或速度產生變化，甚至讓人有完全消失的錯覺。現在，把電梯搬到地球外幾乎沒有重力的宇宙空間吧！起初，由於沒有重力，所以身體會像羽毛一樣輕盈。但如果電梯上升愈來愈快，你也會覺得自己愈來愈重。某個時刻起，你覺得自己接近地球上的體重。但若喝醉酒，神智不清地躺在沒有窗戶的電梯裡呼呼大睡，你可能連是在宇宙還是在床上都搞不清了，這就是愛因斯坦的相對論。
時間與時空的速度已難在現實中辨識
相對論有兩種，廣義相對論和狹義相對論。如果現在就想一口氣搞懂它們，就算你付了高於這本書的錢，我想也很難辦到。簡單說，這兩個相對論都是關於時空的故事。根據狹義相對論，快速移動的物體，時間會變慢。當時的普遍常識是這樣，像任何鐘錶店的時鐘，都是以同樣的速度轉動；在宇宙任何地方，時間都是以相同的速度流逝。如果以接近光的速度移動，你的時間會變得比朋友慢。
當你結束一個比光速還快的短暫旅行，再回到約定地點一看，明明手錶離約定時間只過了十幾分鐘，但你的朋友都已吃過午飯、還去了KTV、喝完草莓香蕉果汁，然後已經回家了。
而且難度比這個更高，愛因斯坦也研究十年才發表的廣義相對論，正是與病秧子重力相關的理論。如果重力非常強，用保鮮膜做成的時空本身就會扭曲，時間也會相對變慢。就連流逝的時間也被困在這個空間裡，即使我們解釋成，重力用自己的力量抓住時間，在某種程度上讓時間流逝變慢，我想應該不會被科學家圍毆吧？就算要打也是打我，所以大家別擔心。
重力仍是世界中的主角
總而言之，根據宇宙大天才的說法，唯一能在時空發揮作用的力量，就是重力。強大的強力、比重力更強大的弱力，還有運用在多處的電磁力，即使是出類拔萃的它們，也無法動時空一根寒毛。所以才讓人覺得更奇怪。重力是最早誕生的老大，也是把時空玩弄於股掌間的小霸王，可是為什麼它會如此脆弱？繞了好大一圈後，很幸運，我們又回到了最初的問題。
於是科學家開始思考，在時空裡發揮作用的唯一力量是重力，那這個傢伙會不會跳到時空之外，跑到另一個次元去？甚至有人主張，重力本身並不是存在我們空間裡的力量，而是從更高次元產生的力量，所以重力在這個世界才會如此虛弱。就像從漫威漫畫阿斯嘉飛來的雷神索爾，在地球上也只是很會打架的鄰居大哥。
歐洲核子研究組織為了研究其他次元空間，製作了巨大甜甜圈形狀的實驗設備─大型強子對撞機（Large Hadron Collider, LHC），用於翻炒微小粒子。研究顯示，如果高速衝撞粒子，它們偶爾會穿越到另一個次元，而且也曾發現來到我們次元的外來碎屑。如果哪天能證明其他次元的存在，也許重力就能擺脫「病秧子」的汙名了。
電影劇情中「重力」的存在是真的嗎？
重力已經超越了好萊塢明星，為許多電影做出莫大的貢獻。二○一三年上映的電影《地心引力》，重力本身就是電影標題和主角；另外在電影《星際效應》裡，男主角為了傳遞訊號給地球上的女兒，而使用了重力。
雖然也許是電影方面的想像力，卻都是建構在只有重力才可以影響時空的科學事實上。重力取代了超越時空的愛情，頻繁出現在電影中，或許是因為在眾多描述重力（attraction，吸引；引力）的英文單字中，浪漫因子作祟的科學家堅持不用拉扯之意的「pull」，選擇了吸引人之意的「attract」吧！
（本文書摘內容出自《你也被唬弄了嗎？20 個最容易被誤解的科普知識》，由 臺灣商務 授權轉載，並同意 TechOrange 編寫導讀與修訂標題；首圖來源：Unsplash。）
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