力是任何能移動物體的東西。例如，磁性是一種力，因為它可使指南針指標旋轉。電流是一種力，因為它可讓我們的頭髮豎起。在過去的2000年，我們逐漸意識到宇宙存在四種基本力：重力、電磁力（光）以及兩種型別的核力，弱力和強力。（古人認識到的其他力，如火和風，可用這四種基本力解釋。）然而，我們宇宙中最大的科學難題之一是，這四種力為何如此不同。

過去的50年，物理學家們一直在努力解決如何將它們聯合成一幅連貫的畫面。 為了幫助你欣賞超弦理論給物理學家們帶來的興奮，我們需要一分鐘時間對這些基本力作簡單描述，以顯示它們的不同。 重力是將太陽系結合在一起的吸引力，它能保持地球和其他行星在自己的軌道上運動並阻止恆星爆炸。在我們的宇宙中，重力是主導力，可延伸數萬億英里，直至最遠的恆星。

使蘋果落地以及保持我們的腳停在地板上的力與引導宇宙中星系運動的力為同樣的力。 電磁力將原子固定在一起，它使帶負電荷的電子圍繞帶正電荷的原子核的軌道執行。因為電磁力決定了電子軌道的結構，它也支配著化學定律。 在地球上，電磁力通常很強大，甚至超過重力。例如，透過摩擦梳子或許能將桌子上的紙片吸起。電磁力抵消了紙片向下的重力，在1×10-11英寸（大致相當於原子核的大小）範圍內支配其他的力。 （也許，人們比較熟悉的電磁力的一種形式是光。當原子受到干擾，原子核周圍電子的運動變得不規則，電子發射光和其他形式的輻射。以X射線、雷達、微波或光的形式發射的電磁輻射是最純粹的電磁輻射形式。

無線電和電視只是電磁力的不同形式。） 在原子核內，弱（核）力和強（核）力超過了電磁力。例如，強力負責將原子核中的質子和中子結合在一起。在任何原子核中，所有質子都帶正電。只是質子在一起，它們間的排斥（電）力會將原子核分裂。因此，強力克服了質子間的排斥力。粗略地說，只有一些元素能在強力（它傾向於將原子核固定在一起）和排斥（電）力（它傾向於撕裂原子核）間保持微妙的平衡，這有助於解釋為何自然界只有大約100種已知元素。

原子核的質子數超過100個，甚至，強力也難以遏制它們之間的排斥（電）力。 當強大的核力被釋放出來，效果可能是災難性的。例如，當原子彈中的鈾核被故意分開，鎖在原子核裡的巨大能量將以核爆的形式被釋放。一枚核彈每磅釋放的能量超過炸藥中含有能量的100萬倍。事實上，強力產生的能量比電磁力控制的化學爆炸的能量大太多。 強力還對恆星發光的原因作了解釋。星星是一個巨大的釋放核原子的核熔爐。例如，太陽的能量是透過燃燒煤而非核燃料被創造，那麼，只會有很小部分的太陽光被產生。太陽會迅速發出微弱的嘶嘶爆裂聲，變成煤渣。沒有陽光，地球會變冷，地球上的生命終將死亡。

因此，沒有強力，星星不會發光，不會有太陽，地球上也不會有生命。 如果強力是原子核內部唯一起作用的力，那麼，大多數原子核將非常穩定。然而，我們從經驗中知道，某些原子核（如鈾，有92個質子）的質量巨大，以至於它們會自動分裂，釋放出更小的碎塊和碎片，我們將這個物理過程稱為放射。在這些元素中，原子核是不穩定的和可解體的。因此，必然存在一個更弱的力在起作用，一個控制放射性的力，負責分解非常重的原子核——弱力。

弱力是短暫的且轉瞬即逝，我們在生活中並未直接體驗過它。然而，我們感受到了它的間接影響。當蓋革計數器放在一塊鈾的旁邊，我們聽到的測量原子核放射性的咔嗒聲是由弱力造成的。弱力釋放的能量也可用於產生熱量。例如，地球內部的巨大的熱量，部分是由地心深處的放射性元素蛻變產生的。反過來，如果這個巨大的熱量到達地球表面，可能會引起火山爆發。

類似地，核電站核心釋放的熱量能產生足夠照亮一座城市的電力，這也是由弱力（以及強力）產生的。 沒有這四種力，生命將不可想象：我們身體裡的原子會解體，太陽會爆裂，點燃恆星和星系的原子之火將被撲滅。因此，力的概念是一個古老而熟悉的概念，至少可追溯到艾薩克·牛頓時代。新的想法是，這些力或許只是一種力的不同表現。

日常經驗表明，一個物體可以表現為各種形式。將一杯水加熱，直到沸騰變為蒸汽。水，通常是液體，可以轉變為蒸汽（一種氣體），其性質已不同於液體，但它仍然是水。將一杯水冷凍成冰，透過撤出熱，我們可以將這種液體變成固體，但它仍然是水。同樣的物質，僅是在某些情況下變成了一種新的形式。 另一個更引人注目的例子是，岩石可以轉變成光。在特定條件下，一塊岩石可以變成巨大的能量（如果這塊岩石是鈾，能量可表現為原子彈）。因此，物質本身可以表現為兩種形式——作為物質物體（鈾）或作為能量（輻射）。

科學家們在過去的100年意識到，電和磁是同一個力的不同表現。在過去的25年，科學家才明白，弱力也能被視為同一個力的不同表現。1979年的諾貝爾獎授予了三位物理學家，史蒂文·溫伯格（Steven Weinberg）、謝爾登·格拉肖（Sheldon Glashow）、阿卜杜勒·薩拉姆（Abdus Salam），他們展示瞭如何將弱力和電磁力聯合成一種力，稱“電-弱”力。

同樣，物理學家現在相信另一種理論，GUT（大統一理論）可以將電弱力與強相互作用聯合起來。 不過，物理學家們從未對重力有任何辦法。事實上，重力與其他力具有太多的不同，以至於在過去的60年裡，科學家們幾乎絕望——無法將它和其他力聯合起來。儘管量子力學驚人地結合了另外三種力，但它應用於重力時失敗了。