四種基本力

曾經發生過的一切——一個球落下、一塊磁鐵吸住、一顆恆星發光、一個放射性原子衰變——歸根結底，都是粒子在彼此影響。值得驚嘆的是，這無邊無際、形形色色的推、拉與轉化，歸結起來只有四種基本方式，是粒子能彼此影響的途徑。它們被稱為四種基本力（或交互作用），合在一起，便解釋了已知宇宙中的每一樁事件。

這四種是：重力、電磁力、強交互作用和弱交互作用。重力吸引一切有質量或能量的東西，塑造行星、恆星和星系。電磁力作用於電荷之間，掌管全部化學、光和電子學。強交互作用把夸克束縛成質子和中子，並把原子核維繫在一起。弱交互作用是其中的異類：它主要不是把東西維繫在一起，而是轉化粒子，把一種類型變成另一種，它負責某些種類的放射性衰變，以及為太陽提供動力的反應。這四者中有三種——除重力外的全部——都被標準模型用「傳力粒子被交換」來描述。

這種四分法之所以重要，是因為它組織起了全部物理學：說出一個現象，物理學家就能告訴你它背後是哪一種或哪幾種力。它也勾勒出這個領域最宏大的抱負和最大的空缺。電磁力和弱交互作用已被證明是單一「電弱力」的兩副面孔，這助燃了把四者全部統一起來的夢想。但重力頑固地抗拒：我們沒有一套行得通的重力量子理論，所以重力立於標準模型之外。這四者究竟是真正基本的，還是某種更深之物的不同側面，是最大的開放問題之一。