从微观到宏观，四大基本力是怎样左右我们的世界？力是靠什么传递

　　宇宙中存在物质，比如电子；也存在反物质，比如正电子；而且还有一种东西既非物质也非反物质。这种超越了物的东西，最熟悉的例子莫过于电磁辐射了。所有的电磁辐射，从γ射线、X射线、紫外线到可见光、红外线、无线电波，都含有不同能量的光子。物质和反物质可以相互中和抵消，它们湮灭时会留下光子这种非物的东西；如果环境合适，这个过程也可以反过来，光子会变成一对物质和反物质。
　　现在知道的非物粒子已经超过了100种，而光子只是其中一种。这些非物粒子被称为＂玻色子＂,用于纪念印度物理学家玻色(Satyendranath Bose)。与之相对应，实物粒子是物质或反物质的基本部分，被称为＂费米子＂,用于纪念意大利人费米(EnricoFermi)。费米子和玻色子遵循着不同的物理准则。
　　在1928年，人类已知的质量粒子仅有电子和质子，它俩恰好都是费米子；而当时唯一知道的其他粒子是光子，而光子是玻色子，不具有质量。在狄拉克方程掀起科学革命20年之后，人们才在宇宙射线中发现了一种有质量的玻色子—＂介子＂。
　　自然之力将基本粒子禁锢成一首永不停息的曼妙舞曲，从而形成了我们今天的宇宙；其中，引力、电力和磁力(电磁力)最为我们熟知。这些力可以远距离发生作用，这种距离如果与原子尺度相比可以说是无穷大的。太阳引力将周围的行星禁锢于轨道上。地核中的旋转电流也会产生地磁场以偏转指南针，我们通过无线电波与卫星通信，而无线电波是一种电磁波，是相同的普遍作用力的另一种表现而已。磁铁会吸起金属，指南针会指向北极，那是什么在充当它们之间的交流媒介呢？
　　我们可以称它＂电磁场＂,但是这并不是真正的解释；我们只是发明了一个标签，标明一种远距离上作用的奇怪现象。在狄拉克的成果中，有一项就是发现电磁场本身服从量子理论。光子是电磁场的类粒子束团，当它们在带电粒子间飞行时会传输电磁力。伦敦某处发射天线上的一个电子前后振荡，会导致家里收音机内产生类似的响应，而中间的信使就是电磁波—无线电波也是光子的一种活动形式。此处的运动引起了彼处的运动，光子在其间穿行，这些力无处不在。
　　现代＂量子场论＂认为，不仅是电磁力，所有的力都是由玻色子传递的。光子传递了电磁力，类似地，＂引力子＂被认为传递了引力。虽然还没能探测到引力子，但是几乎没人疑它的存在并且必将被人类发现。还有其他两种力，也是由玻色子传递的。这些力比较罕见，因为它们主要在原子核内部及其周围作用，只有足够灵敏的仪器才能在如此小的尺度下发现它们。它们被称为强力和弱力，这个命名直观地概括出它们相对于普通电磁力的强度。
　　强力将更底层的夸克构建成质子和中子，然后进一步黏结成原子核。弱力在元素的构成中起到了关键作用，没有弱力就没有地球和人类。弱力在原子核中慢慢侵蚀，最终将其中的组分排列成更稳定的序列。
　　在太阳中质子作为燃料，弱力渐渐地将4个质子转化成一个致密簇团氦核，包含两个质子和两个中子。这个过程中，弱力将两个质子变形为两个中子，通过正电子将正电荷带走。在过去的50亿年中，一半的太阳燃料：质子，都是通过这种方式转化的。从太阳这个大熔炉的漫长岁月中，我们可以看到这种力到底有多弱，同时也应该感恩：太阳持续存在，使得智慧生物得以出现，如果太阳燃烧得太快，那么地球上的生物就根本没有足够的时间来进化发展了。
　　从人类第一次认识到强力和弱力开始，半个多世纪以来，科学家们一直对此着迷。今天我们知道了它们的工作机制，它们都是由玻色子传递。＂胶子＂将夸克黏结成质子和中子，接着介子帮忙将后两者捏合成原子核。比如，太阳内部一个质子转化成一个中子，弱力将电荷从质子中剥离并传递给正电子。那么正电子从何而来呢？它是由弱力的载体称为W+（上标）所携带的能量产生的。这里的上标表示W带有正电荷。W也可以带负电，比如中子衰变时。此时中子的电中性变成一个正电荷(质子)和一个负电荷(W),而W的负电荷接着会传递给电子。
　　所有这些传递力的媒介都是非物的，既不是物质也不是反物质；它们都是＂玻色子＂。它们作用于物质或反物质粒子上，同时也可以将自身转化成物的这两种对称的不同形态，而这两种形态都是＂费米子＂。所以，自然似乎提供了两种粒子：一是力的载体—玻色子，二是物的基本构成—费米子。玻色子可以来去自由，而费米子最终只能衰变成最稳定的形态，即电子以及质子、中子的排列。
　　在约140亿年前，物质和反物质在宇宙中战斗，最终物质获胜。费米子产生了结构，它们具有稳定性并产生出了生命。我们体内的原子已经存在了数十亿年，只是现在才形成了一个联合体，这个联合体就是我们自己。我们吸进氧气，呼出二氧化碳，生长和死亡，但是我们的原子会继续存在。原子这些基本的组分会不停地组成各种形态，一直延续到遥远的未来——前提是它们没有遇到反物质。