宇宙中四種基本力的大小對比，一看就知道了！

首先是引力。上面已經提到很多次了。

她的第一個定義是：是指具有質量的物體之間相互吸引的作用，也是物體重量的來源。

她的第二個定義是：在廣義相對論中，引力被描述為時空的一種幾何屬性（曲率）；而這種時空曲率與處於時空中的物質與輻射的能量-動量張量直接相聯繫，其聯繫方式即是愛因斯坦場方程（一個二階非線性偏微分方程組）。

電磁相互作用力的定義：即是帶電粒子與電磁場的相互作用以及帶電粒子之間通過電磁場傳遞的相互作用。

強相互作用力的定義：強作用力是強子間的作用力。是目前所知的四種宇宙間基本作用力最強的。

弱相互作用力：它是由W及Z玻色子的交換（即發射和吸收）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。這種發射中最有名的是β衰變，它是放射性的一種表現。

通過看上面的定義和大家以前的認識，我們知道引力是我們最早發現的，但對於她的認識，我們一直不能深入。她的作用尺度，可大，可小。可是我們知道在粒子範圍內，引力小到可以忽略不計。四種基本力的相對強度:

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若萬有引力為1

則弱力為10^25【10的25次方】

電磁力為10^36【10的36次方】

強力為10^38【10的38次方】

這樣的對比意味著，兩個電子之間的電磁斥力比同樣兩個電子之間的引力大。引力的微弱如此驚人，致使它在粒子對或幾個粒子之間的相互作用中的影響可以忽略不計。

但在四種力中我們最先加以科學研究的卻是引力，而且(艾薩克·牛頓)建立了圓滿的數學理論來描述它。這是由於引力具有可疊加性——物體含有質量越大，物體的引力越強。而且引力的作用程非常長，強度的減弱僅僅與到物質塊距離的平方成反比。

我們的宇宙之所以可以形成現在的星系，星團，也是有賴於引力。【暫時不考慮，不討論暗物質，暗能量。】

關於引力最新的認識，就是愛因斯坦的廣義相對論。他認為引力的產生是源於時空曲率。在引力場中，時空的性質是由物體的「質量」分布決定的，物體「質量」的分布狀況使時空性質變得不均勻，引起了時空的彎曲。

大致上講，物質密度大的地方，曲率也就大。也就是說，「時空曲率」產生了引力，當光線經過一些「大質量」的天體時，它的路線是彎曲的，它將沿著「大質量」物體所形成的「時空曲面」前進。就像放在軟床上的重球使床面彎曲一樣。

儘管我對於時空曲率，空間幾何，場方程等高等數學不精通，但是對於「時空曲率是引力產生的原因」不敢苟同。我只想對愛因斯坦說我敬佩你的想像和驚人數學天賦。對於這點，我會在綜合分析完四種基本力後，著重分析的。這也是我認為愛因斯坦相對論值得修正的地方。

粒子尺度下的兩種力。我們先來說說弱相互作用。我們現在知道了弱相互作用的理論指出，它是由W及Z玻色子的交換（即發射或吸收）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。這種發射中最有名的是β衰變，它是放射性的一種表現。

重的粒子性質不穩定，由於Z及W玻色子比質子或中子重得多，所以弱相互作用的作用距離非常短。這種相互作用叫做「弱」，是因為它的一般強度，比電磁及強核力弱好幾個數量級。

大部份粒子在一段時間後，都會通過弱相互作用衰變。弱相互作用有一種獨一無二的特性——那就是夸克味變——其他相互作用做不到這一點。另外，它還會破壞宇稱對稱及CP對稱。夸克的味變使得夸克能夠在六種「味」之間互換，這一點本身就說明了她與強相互作用力關係密切。

由於弱相互作用載體粒子（W及Z玻色子）質量很大（約 90 GeV/c2），所以他們的壽命很短：平均壽命約為 3 ×10?25秒。

弱相互作用的耦合常數（相互作用強度的一個指標）介乎10?7與10?6之間，而相比下，強相互作用的耦合常數約為1，故就強度而言，弱相互作用是弱的。

弱相用作用的作用距離很短（約為10?17–10?16m）。在大約10?18米的距離下，弱相互作用的強度與電磁大約一致；但在大約3×10?17的距離下，弱相互作用比電磁弱一萬倍。

在標準模型中，弱相互作用會影響所有費米子，還有希格斯玻色子；弱相互作用是除引力相互作用外唯一一種對中微子有效的相互作用。弱相互作用並不產生束縛態（它也不需要束縛能）——引力在天文距離下這樣做，電磁力在原子距離下這樣做，而強核力則在原子核中這樣做。

她最明顯的過程是由第一項特點所造成的：味變。比方說，一個中子比一個質子（中子的核子拍檔）重，但它不能在沒有變味（種類）的情況下衰變成質子，它兩個「下夸克」中的一個需要變成「上夸克」。由於強相互作用和電磁相互作用都不允許味變，所以它一定要用弱相互作用；沒有弱相互作用的話：夸克的特性，如奇異及魅（與同名的夸克相關），會在所有相互作用下守恆。因為弱衰變的關係，所以所有介子都不穩定。在β衰變這個過程下，中子裡面的「下夸克」，會發射出一個虛W?玻色子，它隨即衰變成一電子及一反電中微子。

由於玻色子的大質量，所以弱衰變相對於強或電磁衰變，強度是比較低的，因此發生得比較慢。例如，一個中性π介子在通過電磁衰變時，壽命約為10-16秒；而一個帶電π介子的通過弱核力衰變時，壽命約為10-8秒，是前者的一億倍。相比下，一個自由中子（通過弱相互作用衰變）的壽命約為15分鐘。

接下來我看看最後一種力，強相互作用力。最早研究的強相互作用是核子（質子或中子）之間的核力，它是使核子結合成原子核的相互作用。自1947年發現與核子作用的π介子以後，實驗陸續發現了幾百種有強相互作用的粒子，這些粒子統稱為強子。作用距離第二短的。

核子之間的核力就是強相互作用。她抵抗了質子之間的電磁力，把質子和中子牢牢束縛在原子核內，保證了原子核內部的穩定。隨著研究的深入，我們知道了，強相互作用力跟夸克，膠子有密切關係。

也就是後來發現質子和中子都不是基本粒子，都是由更小的夸克粒子所組成。最基本作用力是將夸克束縛在質子和中子中的作用力，核子之間的強作用力其實是上述作用力的副作用。量子色動力學解釋夸克中帶有一種稱為色荷的物質（色荷和肉眼可見的顏色沒有任何關係）。帶有不同色荷的夸克因強相互作用會互相吸引，其中的介質是一種稱為膠子的粒子。

可以這樣通俗的說，是膠子將夸克組合為強子。所以她是一種複合粒子。我們對於夸克的了解，就是通過強子來間接了解的。還不是直接觀測夸克的。這個我在一開始寫這本書的時候，提到過，在我的另一本書籍《見微知著》中，討論更為詳細。

強相互作用比其他三種基本作用有更大的對稱性，也就是說，在強相互作用中有更多的守恆定律。強相互作用不像引力和電磁相互作用那樣是長程力而是短程力。但是它的力程比弱相互作用的力程長，約為10-15 m 。大約等於原子核中核子間的距離。

四種力，我已經給大家介紹完了。即使我找更多的資料，讓大家的理解和認識，也遠遠不夠。

我們所認知的四種基本相互作用：強相互作用，電磁相互作用，弱相互作用，引力。除去引力，另三種相互作用都找到了合適滿足特定對稱性的量子場論來描述。強作用有量子色動力學；電磁相互作用有量子電動力學，理論框架建立於1920到1950年間；弱作用有費米點作用理論。後來弱作用和電磁相互作用實現了形式上的統一，通過希格斯機制產生質量，建立了弱電統一的量子規範理論，即GWS（Glashow, Weinberg, Salam）模型。量子場論成為現代理論物理學的主流方法和工具。

摘自獨立學者靈遁者物理宇宙科普書籍《變化》

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