說到力,人們腦海中通常會想到摩擦力,拉力,牽引力,萬有引力等。但是除了引力之外,摩擦力,牽引力等我們日常生活中常見的力,都屬於電磁力的範圍。除了引力與電磁力之外,宇宙中還存在強相互作用力以及弱相互作用力。
目前而言,宇宙中發生的所有現象,無論是宏觀還是微觀的,都可以用電磁力,引力,強相互作用力以及弱相互作用力來解釋。當然,這四種力都是科學家們單獨將其研究出來的。所以一直以來,科學家們都在努力將它們統一起來,能夠以一種理論解釋四種力的相互作用。率先提出這一目標的不是別人,正是大名鼎鼎的愛因斯坦。我們熟知他的原因大多都是在宇宙學,量子力學的領域。除此之外,愛因斯坦在力學領域也有不小的奉獻。《廣義相對論》發表之後,愛因斯坦主要研究的方向就是力的統一。
如果我們稍微了解《廣義相對論》,就會知道愛因斯坦的偉大在於他突破了牛頓的萬有引力。他在引力中引入了場的觀點,顛覆了超距作用的概念。在往後的研究中,因為當時科學家們還沒有發現強相互作用力與弱相互作用力的存在,愛因斯坦將引力場的概念與電磁場相融合,也就是我們現在所說的同一場論。《廣義相對論》告訴我們,時空之所以能夠彎曲的幾何效應就是引力。所以愛因斯坦認為電磁力的存在也會對時空造成同樣的影響。雖然最後愛因斯坦沒有成功地將電磁作用以幾何的形式描述,但卻給後人留下了重要的研究方法。
隨著科學的發展,強相互作用與弱相互作用的概念走進了大家的眼中。首先在上世紀六十年代,溫伯格率先發力,就是他提出了弱電統一理論,將電磁作用與弱相互作用成功地統一。截至到今天,科學家們還有能夠將四種力以統一的理論呈現出來。目前被人們認為希望最大的是M理論、超弦或者弦論。
目前主流的理論都認為,宇宙中所有的物質都是由粒子構成的。分子由原子構成,原子由原子核和核外電子構成,原子核由質子與中子構成,而質子與中子又是由夸克構成。換句話說,我們眼前所有的一切,都是由一顆顆微觀粒子構成的。而超弦理論認為,宇宙中最小的單位並不是粒子,而是「弦」,並且是一維空間中的「弦」。而粒子,其實就是一段一維空間的「弦」圍成的圓圈。
這些很小的「弦環」通過不同的運動或者振動形成前面所說的各種粒子。更有專家認為,這些「弦環」工作在多維度的情況下,就是「引力子」。
但是霍金曾經也斷言,力的統一理論不會出現。因為量子力學的出現,已經為科學帶來了不確定性。即使有人能夠統一,未來也會出現第五種,第六種力的。