宇宙由四個基本力控制：重力，電磁力以及強弱核力。這些力量推動著我們周圍事物的運動和行為。至少這就是我們的想法。但是在過去的幾年中，越來越多的證據表明有第五種基本力量。新的研究還沒有發(fā)現這第五種力量，但是它確實表明我們仍然沒有完全理解這些宇宙力量。

基本力是粒子物理學標準模型的一部分。該模型描述了我們觀察到的所有各種量子粒子，例如電子，質子，反物質等?？淇?，中微子和希格斯玻色子都是模型的一部分。

模型中的“力”一詞有點用詞不當。在標準模型中，每個力是一種載玻色子的結果。光子是電磁的玻色子。膠子是強子的帶子玻色子，被稱為W和Z的子帶是弱子的玻色子。從技術上講，重力并不是標準模型的一部分，但假設量子重力具有一個稱為引力子的玻色子。我們仍然沒有完全理解量子引力，但是一個想法是引力可以與標準模型結合起來以產生一個大統(tǒng)一理論(GUT)。

我們發(fā)現的每個粒子都是標準模型的一部分。這些粒子的行為與模型非常精確地匹配。我們一直在尋找標準模型以外的粒子，但到目前為止，我們從未發(fā)現任何粒子。標準模型是科學理解的勝利。它是量子物理學的頂峰。

首先，我們現在知道標準模型無法以我們認為的方式與重力結合。在標準模型中，基本力在較高的能量水平下“統(tǒng)一”。電磁和弱電結合成電弱，而電弱與強電結合成為電子核力。在極高的能量下，電子核力和重力應統(tǒng)一。粒子物理學中的實驗表明，統(tǒng)一能不匹配。

對星系的觀察表明暗物質的分布。圖片來源：X射線：NASA / CXC /瑞士洛桑聯(lián)邦理工學院/D.Harvey和NASA / CXC / Durham Univ / R.Massey;光學和透鏡圖：NASA，ESA，D。Harvey(瑞士洛桑聯(lián)邦理工學院)和R. Massey(英國杜倫大學)

更大的問題是暗物質的問題。最初提出暗物質來解釋為什么星系外緣的恒星和氣體運動得比重力預測的快。我們的萬有引力理論是錯誤的，或者星系中一定有一些看不見的(暗的)質量。在過去的五十年中，有關暗物質的證據變得非常有力。我們已經觀察到暗物質如何將星系聚在一起，如何在特定星系中分布以及它的行為。我們知道它與常規(guī)物質或自身之間的相互作用不強，并且在大多數星系中占了大部分質量。

但是標準模型中沒有粒子可以構成暗物質。暗物質可能是由諸如小黑洞之類的東西構成的，但是天文學數據并不能真正支持該想法。暗物質很可能是由一些尚未發(fā)現的顆粒組成的，這是標準模型無法預測的。