四大基本力即自然界的4種基本力，其中包括：強(qiáng)核力、弱核力、電磁力以及引力。

科學(xué)發(fā)展的終極目的就是希望能描繪一幅精確的宇宙圖景，這其中包括從最小的亞原子粒子到可測量的最大尺度。而宇宙中除了物質(zhì)以外，更重要的是作用于這些物質(zhì)上的四大基本力。我們經(jīng)常會(huì)說強(qiáng)力、電磁力、引力的作用方式，它們有排斥和吸引，但說到弱力上，我相信你除了聽說它控制著原子核的衰變外，沒有聽說過它跟力有什么關(guān)系？今天我們著重說下弱力！

我們對四種基本力的理解

通常我們對四種基本力的描述如下：

引力作用于任何具有質(zhì)量、能量或動(dòng)量的物體上。這是由于空間彎曲產(chǎn)生的一種力或者說是引力子在量子水平上的交換，引力只會(huì)表現(xiàn)出吸引力，它影響著宇宙中的一切。

電磁力作用于任何帶電荷的粒子。同種電荷相互排斥，相反的電荷相互吸引，電磁力由光子來介導(dǎo)。可以發(fā)生在無限遠(yuǎn)的地方，但中性物質(zhì)對此力無感。

強(qiáng)力作用于任何帶有色荷的粒子，帶色荷的粒子僅是夸克和膠子。強(qiáng)力將單個(gè)夸克以重子（如質(zhì)子或中子）和介子的形式束縛在一起，并將原子核結(jié)合在一起。強(qiáng)力只能在很短的距離內(nèi)發(fā)生作用，對于顏色中性的束縛態(tài)會(huì)迅速消失。

而弱力制約著放射性衰變。由w和z玻色子介導(dǎo)，作用距離比強(qiáng)力還要短。

在我們通常的描述中沒有對弱力相互作用的描述，它是吸引還是排斥？換句話說，當(dāng)我們說到弱力時(shí)，它會(huì)不會(huì)不是一個(gè)真正的力？

現(xiàn)在我們在回想下...，弱力是一種力嗎？

對于我們可以測量的粒子，力的作用會(huì)導(dǎo)致粒子的動(dòng)量隨時(shí)間發(fā)生改變，這就是我們?nèi)粘＝?jīng)驗(yàn)中的加速度。

對于前三種力，它們的作用方式很直觀，引力把所有東西往下拉，電磁力要么排斥要么吸引，強(qiáng)力把夸克和原子核束縛在一起。下面再詳細(xì)的討論下。

在經(jīng)典（非量子）引力理論中，總能量（主要是質(zhì)量，但也包括所有形式的能量）導(dǎo)致時(shí)空發(fā)生扭曲，而宇宙中的每一個(gè)粒子的運(yùn)動(dòng)也會(huì)因時(shí)空的彎曲而改變。

關(guān)于引力可能還有一個(gè)更基本的理論，也就是量子引力理論，在這個(gè)還未被證實(shí)的理論中，由于引力子可以在質(zhì)量或者能量之間互相交換，使得宇宙中的每一個(gè)粒子都能感受到引力的存在。

再說其他力的時(shí)候，請記住以下三點(diǎn)：

每一種粒子都有一種特性，或者說是它們固有的某種性質(zhì)，使它們能夠感覺到（或感覺不到）某種力。

而那些介導(dǎo)（攜帶）力的粒子，與具有正確屬性的粒子相互作用來傳遞力或體驗(yàn)力。

作為相互作用的結(jié)果，粒子感受到力以后動(dòng)量會(huì)發(fā)生改變，或者用通俗的說法就是加速。

下面再看看其他的力。

在電磁力中，基本的屬性是電荷。與引力不同，電荷可以是正的，也可以是負(fù)的，光子可以在電荷之間傳遞作用力，使同類電荷相互排斥，使反向電荷相互吸引。

同樣值得一提的是，移動(dòng)的電荷或電流，可以產(chǎn)生電磁力的另一種表現(xiàn)形式：磁力。這種現(xiàn)象也適用于引力，稱為引力磁學(xué)，也就是說質(zhì)量或能量物體在引力場中運(yùn)動(dòng)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生引力波或引力輻射。這一點(diǎn)沒有必要深入討論，但是我們應(yīng)該記住，不僅有電荷和力的載體，還有電流（移動(dòng)電荷產(chǎn)生的電流）。

在強(qiáng)力中，有三種基本類型的色荷，關(guān)于它的作用方式，以及膠子如何傳遞強(qiáng)力，想了解的話可以戳這里夸克為啥不能自由存在？我們能否將夸克分離出來？。

在宇宙中所有的粒子都含有能量，因此都受到引力的影響，而夸克、一半的輕子（e－、μ－和τ－）和一對玻色子（W玻色子有兩個(gè)，分別帶正、負(fù)一個(gè)電子的電量）都含有電荷，因此可以感受到電磁力，只有夸克和膠子含有色荷，并能感受到強(qiáng)核力。

由于宇宙中物體的質(zhì)量比較大，因此引力很容易觀察到。由于強(qiáng)核力和電磁力非常強(qiáng)，因此它們也很容易被觀察到。

但是最后一個(gè)力呢？弱力？

每當(dāng)我們談?wù)撊跸嗷プ饔玫臅r(shí)候，只會(huì)說某種類型的放射性衰變。這些放射性衰變會(huì)讓一個(gè)重夸克或輕子衰變?yōu)楦p更穩(wěn)定的夸克和輕子。例如上圖構(gòu)成中子的一個(gè)下夸克釋放出一個(gè)W玻色子，衰變?yōu)橘|(zhì)子。弱力確實(shí)控制著這一過程，但這聽起來不像其他力的描述一樣！

但事實(shí)證明弱力實(shí)際上就是一種力，我們只是不經(jīng)常聽說它以傳統(tǒng)的方式運(yùn)作，原因是因?yàn)樗趿耍∮捎诜派湫运プ兺ǔ?huì)涉及到帶電粒子，就使得弱力在電磁力面前顯得非常渺小，即使在一個(gè)質(zhì)子的微小尺度上，電磁力也要比弱力強(qiáng)1000萬倍。

帶電粒子無論運(yùn)動(dòng)與否總有電荷，但它產(chǎn)生的電流取決于它相對于其他粒子的運(yùn)動(dòng)。正是電流定義了磁力，磁力和電磁學(xué)中的“電力”的部分一樣重要。像質(zhì)子和中子這樣的復(fù)合粒子，和基本的電子一樣，都有固有的磁矩。

夸克和輕子還各有六種不同的風(fēng)味：上（u）、下（d）、奇（s）、粲（c）、底（b）及頂（t），電子/電子中微子、μ子/μ中微子、τ子/τ中微子。雖然每一個(gè)夸克和輕子都帶一個(gè)電荷（中微子是零電荷），但它們也有一個(gè)與之相關(guān)的味道屬性。這些粒子可以通過傳遞弱力的w和z玻色子，在各種味道之間發(fā)生轉(zhuǎn)變，但由于這些粒子也帶電荷，因此也受電磁力的影響。

如果我們將電磁力和弱力統(tǒng)一起來，創(chuàng)造一個(gè)更基本的電弱相互作用力，然后每一個(gè)粒子都得到了所謂的弱電荷或電弱電流，以及一個(gè)弱耦合常數(shù)。這些都是標(biāo)準(zhǔn)模型預(yù)測出來的細(xì)節(jié)，但卻難以測試，主要是因?yàn)殡姶帕μ珡?qiáng)大了！

但就在2013年，實(shí)驗(yàn)小組發(fā)現(xiàn)了上夸克和下夸克之間的（無量綱）弱耦合，我們第一次成功的測量了弱力的存在和影響。但與電磁力的影響相比，弱力的強(qiáng)度只有千億分之一！

所以確實(shí)存在有一個(gè)與夸克和輕子有關(guān)的弱電荷，我們不談?wù)撍脑蚴且驗(yàn)槿趿﹄y以測量。但無論如何我們測量出了弱力的影響，也確定了標(biāo)準(zhǔn)模型的預(yù)測是正確的！