宇宙中存在著四種基本力，他們分別是引力、電磁力、以及只在微觀世界裡才出現的強作用力和弱作用力。
但是這四種基本力究竟是什麼樣的力？長期以來科學家們希望能用一個理論統一四種力的到底是什麼東西？
左上：引力（Gravity） 右上：電磁力 （Electromagnetism）左下：強作用力 （Strong） 右下：弱作用力（Wea
兩顆粒子要產生互動，則必須先要讓對方知道自己的存在，但要如何做到這一點？有個辦法，就是在兩者之間“傳遞”第三種粒子，這個“第三者”（不）被我們稱為“媒介子”。
所以，我們不妨把這幾種力比作像羽毛球和網球這樣的運動競賽，這些競賽的規則都很類似，有兩個或兩個以上的球員站在球網的兩側，然後把一顆球打過來揮過去，目標一致皆為：努力讓對手接不到球。
而我們人類的目標，則是要設法瞭解這些競賽的規則，瞭解那幾顆球究竟是怎麼回事。我們的希望則是，最後發現，這所有看似不同的球賽，到最後組成了一個就像十項全能運動一樣的超級運動競賽。
超級運動競賽：大統一理論
Chapter1 引力
早在牛頓於1687年“發現”重力以前，人類其實就早已意識到重力的存在，仔細想想，若是沒有重力，哈利法克斯的斷頭臺上的刀片就會不時飛走。
哈利法克斯的斷頭臺
人類對引力有著更深一步的認識，是在牛頓的《自然哲學的數學原理》發表後。
牛頓僅僅通過幾道簡單的算式，就能精準推測蘋果落地的時間，行星繞行的軌道等等，根據他的定律，宇宙中的一切事物之間都會產生相互吸引的力，而且距離越遠，這種力便越弱。
《自然哲學的數學原理》
儘管如此，牛頓並未窺得引力的全貌，直到1916年，愛因斯坦發表著名的廣義相對論之後，我們才能真正瞭解引力。
引力是指具有質量的物體之間加速靠近的趨勢，其來源於物體自身質量對於時空的彎曲。
愛因斯坦的廣義相對論認為萬有引力是由於時空彎曲而產生，具有質量的物體周圍的空間是彎曲的。
根據數學定理，兩點之間線段最短，然而，在被彎曲的四維時空裡，短程線也被彎曲了。因此受到引力作用，行星沿短程線向太陽靠近，從而周而復始的繞太陽按橢圓軌道公轉。
其中，構成天體系統的主要原因是質量所引起的時空扭曲。
大質量的天體導致時空扭曲，使小質量的天體圍繞著它橢圓運動
引力就好像是羽毛球賽，羽毛球的比賽場地很大（整個宇宙），但衝擊力道並不大，被羽毛球打到並不會很痛，相較之下，如果是足球或者是籃球，被打倒可能會痛得哭天喊地。
羽毛球是個不錯的入門球賽，安全而又老少皆宜，更重要的是，每個人都有資格參加。宇宙中的所有粒子，無論質量大小都會創造出自己的“羽毛球拍”（重力場），也會對其他粒子產生引力。
然而這顆“羽毛球”----重力子，人類從未探測到它的存在，甚至還無法設計出實驗來探究它是否存在，儘管如此，我們可以確知的是，重力子如果真的存在，它應該必須永遠相吸、作用範圍無限遠。
Chapter2 電磁力
電磁力是在帶電荷的粒子之間引起的力。電場與磁場都是電荷產生的，其大小和方向都與距離電荷的遠近有關，也都與電荷的大小有關，所不同的是，磁場還與電荷的運動速度有關。另外，電磁與磁場能夠互相產生對方（磁生電，電生磁）。
電場和磁場結合起來才能滿足狹義相對論，因此電場和磁場本質上是同一種東西，在不同的參考系裡有不同的表現形式。（1864年，麥克斯韋將磁學與電學用麥克斯韋方程統一起來，並將磁力與電力統稱為電磁力）
我們在日常生活中所見到的物理現象，除了引力之外，幾乎全都可以用電磁力來解釋。
譬如，你之所以能安穩地坐在椅子上，全是拜電子的排斥力所賜。
而分子與分子之間之所以能穩定地結合，例如水之所以是水，而不是像米老鼠一樣的小顆粒，則是拜電吸引力之賜。
此外，氣球之所以會黏在牆壁上，則是因為靜電力的關係。
同時這也是所有化學現象的基礎。
水分子們 電磁力有點像是打網球，節奏比許多球類運動都快，毛絨絨的綠色網球雖然小，卻蘊藏了很大的能量。
不過中性的粒子不能參加網球比賽，因為中子把網球拍忘在媽媽家裡了（中子不帶電，顯中性）。
前面講過，粒子間的力就像球賽，但球賽要好玩，還需要一個關鍵：球！想想看，若是沒有球，網球賽不過就是兩個人在瞎揮球拍，同樣的道理也適用在這。
在電磁力的網球賽中，那顆相對於綠色毛絨網球的粒子，負擔媒介功能的，稱為光子，光子沒有質量，並以光速前進。
你或許還有一個問題：引力和電磁力，究竟哪一股力量比較強？
答案是電磁力，而且在引力與電磁力的比拼之中，電磁力不僅僅是小勝幾分，而是大獲全勝。
兩電子之間的電磁（庫侖）斥力，比兩者間的引力還要大10^40倍。因此，當我們探討屬於原子或規模更小的尺度時，則幾乎可以完全忽略引力的影響
Chapter3 強作用力
原子核由帶正電的質子和不帶電荷的中子組成，它們聚集在約10^-15m的區域內（打個比方：把原子核的寬度與你的身高相比，就好像比較你的身高與你到半人馬座α星之間的距離4.37光年一樣）的範圍內，我們以氦原子為例，它有兩顆中子和兩顆質子組成，根據上面的所說，兩顆質子應該會被極強的電磁（庫侖）斥力給炸開，可是為什麼沒有呢？
這是氦原子 中間兩個黃色的便是中子，紅色的是質子，它們四個組成了氦原子核（α粒子）
根據庫侖定律：真空中兩個靜止的點電荷之間的相互作用力同它們的電荷量的乘積成正比，與它們的距離的二次方成反比
科學家們發現，核子之間存在一種能壓服庫侖斥力的強相互作用力，而使質子和中子緊緊結合在一起的則是核力。核力是質子與中子交換介子（一種傳遞力的的基本粒子）而產生的。
強力是短程力，在原子核的尺度內強力比庫侖力大得多，核子（是質子、反質子、中子與反中子的總稱，是組成原子核的粒子。它們由夸克和膠子組成）間的距離大於2×10^-15m時，強力很快下降消失，核子間的距離在1×10^-15m~2×10^-15m之間，核力表現為吸引力，小於1×10^-15m又表現為斥力，且隨距離的減小斥力迅速增大。
強力對維持穩定的原子核有重大的作用。Emmmmmmmm，好像沒有一類球類競賽能比較貼切地比喻強作用力，因為強力比較像是使兩個同極磁鐵靠近但是讓它們不發生排斥的力。
如果從力的性質來看，強作用力更像桌球，桌球比賽場地很小，但對打卻很激烈，而且只有夸克以及由夸克所組成的質子和中子才能參加比賽。
請繼續讓我使用運動競賽的這個在這裡看起來比較扯淡的比喻，強相互作用力之間的那顆“球”是一些稱為膠子的規範粒子。
這是一顆質子，裡面的白色波浪線是膠子u是上夸克，d是下夸克
夸克（英語：quark，又譯“層子”）是一種基本粒子，也是構成物質的基本單元。
Chapter4 弱作用力
之前我們在上面介紹強作用力的時候提到，由於自然界存在某些現象無法用引力和電磁力充分加以解釋，因此必須用強作用力解釋，而現在，也有一種現象無法用引力和電磁力解釋：即是中子的衰變。
中子的衰變
在原子核外，自由中子性質不穩定，壽命約為15分鐘。中子衰變時釋放一個電子和一個反中微子而成為質子（β衰變）。同樣的衰變過程在一些原子核中也存在。原子核中的中子和質子可以通過吸收和釋放π介子互相轉換。
其中起作用的就是弱相互作用力，它是由W及Z玻色子的交換（即發射及吸收）所引起的，由於弱力是由玻色子的發射（或吸收）所造成的，所以它是一種非接觸力。這種作用力能使中子衰變成質子、電子與中微子或反電子中微子。例如，考古學上經常用放射性碳定年法（即碳14測年）來確定樣品的大概年代。碳14在弱力作用下可轉變為氮14。
碳14在弱作用力下轉變為氮14
弱作用力的遊戲很像健身藥球，這是個近身，低衝擊，需要做訓練，而且看起來好像無聊得要命的遊戲，為什麼無聊呢，原因就在藥球本身，“藥球”（W及Z玻色子）相當重，即使是那種留著八字鬍的健身肌肉男，也無法把球丟遠。
那誰有資格玩弱作用力球賽呢？夸克，中微子，電子都有，但儘管這些粒子都能參加，但如之前提過，這個比賽步調相當緩慢，也不會發生什麼大事。
健身藥球
科學家們所期望的大統一理論是什麼？
讓我們回到本篇推送開頭的那張圖~
長期以來，物理學家一直在努力用盡可能少的基本力來解釋看上去完全不同的現象。實現力的統一，只用一種力來解釋所有的物理現象是物理學的終極目標。
理論上，宇宙間所有現象都可以用萬有引力、電磁力、強相互作用力、弱相互作用力這四種作用力來解釋。通過進一步研究四種作用力之間聯繫與統一，尋找能統一說明四種相互作用力的理論或模型稱為大統一理論。
早在20世紀20年代，著名物理學家愛因斯坦就致力於尋找一種統一的理論來解釋所有相互作用，也可以說是解釋一切物理現象，因為他認為自然科學中“統一”的概念或許是一個最基本的法則。
從30年代提出相對論後不久，愛因斯坦就著手研究“大統一理論”，試圖將當時已發現的四種相互作用統一到一個理論框架下，從而找到這四種相互作用產生的根源。
這一工作一直到他1955年逝世為止，並幾乎耗盡了他後半生的精力，而且統一思維與當時物理學界的主流思想不符，以致於一些科學史學家斷言這是愛因斯坦的一大失誤。
現在，出現的超弦理論，其目的是統一這四種基本力，它被認為是最有希望把四種力統一在一起的理論。
超弦理論認為，所有的基本粒子都是由極其微小的弦組成的，基本粒子的性質因弦的振動方式不同而不同。
但是目前超弦理論尚不完善。
如果找到大統一理論這一終極目標能夠實現的話，或許可以揭示宇宙進化的歷史，甚至弄清楚宇宙誕生的機制！