کوارک یا نیروی قوی، از طریق ذرات مبادله کننده یا گلوئون­ها انتقال می یابد که بین کوارکها در پرواز هستند. این نیرو مانند چسب، پیوستگی بین کوارک­ها را تضمین می­کند. نیروی هسته­ای و نوترون­ها را در هسته اتم به هم پیوسته نگاه می­دارد.

2- نیروی الکترومغناطیسی:

این نیرو توسط فوتونها یا ذرات نوری مبادله می­شوند و در نتیجه این ذرات نوری که بین ذرات باردار در پرواز هستند به یکدیگر متصل می­شوند.

3- نیروی ضعیف:

این نیرو فقط در فاصله­های خیلی کم اثر گذار است، این نیرو که نیروی ضعیف نام دارد توسط ویکون­ها انتقال می­یابد.

4- نیروی جاذبه یا گرانش:

این نیرو، تمام ذراتی را که دارای جرم هستند جذب می­کند. این نیرو بسیار ضعیف است و اگر می­بینیم در کل کیهان اثرگذار است به این دلیل است که مانند نیروی الکترومغناطیسی نیست که در آن بارهای همنام یکدیگر را دفع کنند و باعث ضعیف شدن خود شوند.

چهار نیروی بنیادی

کیهان شناسی:

کوچکترین بعد شناخته شده در دنیا cm^14-10 و بزرگترین بعد شناخته شده 10²⁸ cm گسترش دارد. نور فاصله ^14-10 سانتی متر رادر ^24-10 ثانیه می­پیماید و این کوچکترین فاصله زمانی است. طولانی ­ترین زمان شناخته شده، مدت حیات عالم است که برابر 10¹⁸ ثانیه است. مقایسه این دو رقم باز هم نسبت 10²⁴ را می­دهد. کیهان شناخته شده بر دانش ما 10²³ منظومه دارد که هر یک به طور متوسط 10³⁵ گرم جرم دارند. جرم عالم 10⁵⁸ گرم است. هر گرم ماده نیز حاوی 10²⁴ پروتون است. بنابراین قسمت معلوم عالم 10⁸² پروتون دارد.

انفجار بزرگ (پیدایش عالم):

ماده در حال انبساط (1) عالم را فراگرفت و نخستین بار ادوین هابل (2) در سال 1920 این پدیده را کشف کرد. پیدایش عالم با انفجار بزرگ پیش ماده­ای بسیار متراکم و کوچک آغاز شد که همه ماده موجود در عالم و نیروهای گوناگون ان را در خود نهفته داشت. انتشار و انبساط ماده به تدریج سبب پیدایش کهکشان­ها و مجموعه­های کیهانی گردید. زمانی کوتاه پس از انفجار بزرگ تشعشع امواج کوتاه در حرارت 3 درجه کلوین آغاز شد و سراسر عالم را فرا گرفت، و این اولین انرژی آزاد شده از پیش ماده بود. چهار نیروی اصلی موجود در عالم نیروی گرانش، نیروی الکترومغناطیسی، نیروهای هسته­ای قوی و ضعیف بودند که در پیش ماده و شاید به گونه­ای دیگر متمرکز بودند، چون دیو از بند رسته، آزاد شدند. نیوتن نخست نیروی گرانش را کشف کرد. این نیرو پس از زمان پلانک یعنی ^43-10 ثانیه، پس از انفجار بزرگ از نیروهای دیگر جدا شد. ماده نیز دچار انبساط سریعی شد و به دنبال آن سه نیروی دیگر از هم جدا شدند. نیروی قوی هسته­ای سبب اتصال پروتون­ها و نوترون­ها به یکدیگر شدند و هسته اتم­ها را تشکیل دادند. نیروهای ضعیف هسته­ای به گونه­ای سبب تجزیه رادیواکتیو گردیدند. نیروی الکترومغناطیس کشف و بررسی و معلوم شد که الکتریسیته و مغناطیس دو جلوه مختلف از یک نیرویند. این نیرو سبب اتصال در مولکول می­شود و به کمک ذراتی بدون جرم که فوتون نام دارد، تشعشعات گوناگون گاما، ایکس، ماورابنفش، نور مرئی، مادون قرمز و امواج رادیویی را سبب می شود. پیچیده­ترین ساختمان در ماده از ذرات ریزی به نام کوارک پدید می­آید که بر مدارهای تشکیل شده از ابر الکرونی در حرکت است. اتم­های عناصر انعکاس و نسخه تکراری از انرژی تولید شده در انفجار بزرگ است و ساختمان و چگونگی کوچکترین ذره نمونه­ای روشن و گویا از مواد دیگر است در آخر سرعت جسم نمی تواند از سرعت نور تجاوز کند. ماده جلوه دیگری از انرژی است. گرانش نه تنها فضا بلکه زمان را نیز در خدمت دارد.

عالم به انبساط خود ادامه می­دهد. اگرانرژی گرانش بر انرژی انفجار بزرگ فزونی داشته باشد ماده و عالم قابل انقباض هستند و تراکم دوباره به مرحله اولیه می­رسد تا انفجار بزرگ و عالم دیگری پدید آید.

نسبیت به زبان ساده:

هنگامی که یک الکترون با یک آنتی الکترون (الکترون با بار مثبت) برخورد کند انفجار بزرگی پدید می­آید هر دو نابود شده و به این مرحله انتفا می گویند. همه مواد از دو کوارک که پروتون ها و نوترونهای موجود در هسته­ها را احاطه می­کنند و نوترون­ها که اشیاء سریع و بدون جرمی هستند که در واکنش های هسته­ای به بیرون پرتاب می­شوند، تشکیل شده­اند. این ذرات مادی به نوبه خود تحت تأثیر چهار نیرو می­باشند. نیروی هسته­ای قوی که کوارکها را در هسته_­های اتمی به هم می­پیوندد. نیروی هسته­ای ضعیف که موجب برخی از انواع واپاشی رادیواکتیو می­شود. الکترومغناطیس که اتم­ها را به شکل مولکول­ها و مولکول­ها را به شکل اجسام قابل رویت به هم متصل می­کند و بالاخره نیروی گرانش مجموعه متفاوتی از ذرات یا بوزونها از عواملی هستند که این نیروها را میان ذرات، افراد و اجرام آسمانی منتقل می­کنند.

مفهوم گرانش در نسبیت اینشتین:

در فیزیک نسبیتی اگر شی متحرکی تحت تأثیر نیرویی قرار نگیرد بر خطی مستقیم حرکت خواهد کرد. به عقیده اینشتین گرانش نیرو نیست. خورشید سیاره را به طرف خود نمی­کشد. زمین اشیاء را به طرف خود نمی­کشد. آنچه روی می­دهد این است که هر توده بزرگ ماده نظیر خورشید، موجب آن می­شود که جا گاه در پهنه­های اطراف خود انحنایی پیدا کند. هر چه فاصله تا خورشید کمتر باشد انحنا هم بیشتر است. به عبارت دیگر در نزدیکی توده­های بزرگ ماده به صورت غیر اقلیدسی درمی­آید. صفحه لاستیکی را در نظر بگیرید که به طور کامل کشیده شده باشد اگر گلوله داغی را روی این صفحه قرار دهید یک فرو رفتگی در آن ایجاد می­شود و گلوله به طرف پایین می­آید. در این مورد صفحه گلوله را به طرف خود نکشیده است بلکه یک میدان فرو رفتگی، با چنان ساختمانی ایجاد کرده که گلوله با انتخاب مسیر حداقل مقاومت به طرف آن غلتیده است. جا گاه هم به احتمال زیاد به این طریق بر اثر وجود جرم­های بزرگی چون خورشید انحنا یا تابیدگی پیدا می­کند. این انحنا یا تابیدگی همان میدان گرانشی است. سیاره­ای که به دور خورشید می­گردد مدار حرکت آن از آن لحاظ بیضی نیست که خورشید آن را به طرف خود می­کشد. بلکه بدان علت است که ساختمان ماده چنان است که بیضی مستقیم­ترین مسیر ممکن است که سیاره می­تواند در جاگاه داشته باشد چنین مسیری ژئودزیک نام دارد. ژئودزیک خطی واصل بین دو نقطه است که طول آن ماکزیمم یا مینیمم باشد یعنی از همه خطوط دیگر واصل بین آن دو نقطه بلندتر یا از همه آنها کوتاه تر باشد. مفهوم ژئودزیک یک تعمیم خط مستقیم است. هر خط مستقیمی که تمام آن بر یک سطح قرار گیرد مانند مولد استوانه یا مخروط ژئودزیک آن می­باشد.

مراحل عمر ستارگان:

هر ستاره از بدو تولد تا رسیدن به حجم ثابت معتدل دورانهای مختلفی را می گذراند که 10¹⁵×2 سال طول می­کشد. خورشید ما هنوز 10¹³×5 سال از این دوران را گذرانده است. انرژی ستارگان از واکنش های شیمیایی تولید می­شود. هر ستاره­ای از مرحله پیدایش تا مرگ سه مرحله را می­گذراند:

1- منقبض می­شود و سپس واکنش­های هسته­ای در آن آغاز می­شوند و ستاره پر نور و بزرگ می­شود تا آن که مبدل به غول پیکری سرخ شود.

2- آن چه پس از آن انجام می­شود به کتاب نجوم و اختر فیزیک مقدماتی جلد (2) رجوع شود.

3- ولی در هر حال نتیجه اصلی خنک شدن احتمالی مرکز ستاره، چروک خوردگی آن و تبدیل شدن ستاره به یک کوتوله سفید است (در مورد ستارگانی به اندازه خورشید).

مطالب گوناگون از فیزیک و نسبیت:

1- مبنای نسبیت عام، نیروی گرانشی است و مبنای نسبیت خاص حرکت بسیار سریع است. گرانش بر زمان تأثیر می­گذارد. هر اندازه گرانش بیشتر باشد زمان کندتر می گذرد و هر اندازه گرانش کمتر باشد زمان طولانی ­تر می­شود.

وقتی ما از فاصله 100 متری جسمی را می بینیم شکل این جسم متعلق به  ثانیه قبل بوده است. وقتی ما خورشید را در آسمان می­بینیم این شکل خورشید در 8 دقیقه قبل بوده است.

2- جرم و انرژی برابر E=mc² ماده- انرژی منجمد است، نور دارای جرم است.

3- ستاره یا کهکشانی که از ما دور می شود تغییر فرکانس آن به رنگ قرمز گرایش می­یابد و ستاره­ای که به ما نزدیک می­شود تغییر فرکانس آن به رنگ آبی است. آبی نوری است با فرکانس زیاد و طول موج پایین، ارتباط با انرژی و درجه حرارت فوق العاده زیاد می­باشد. اگر ستاره­ای با سرعت نور از ما دور شود ما یک ذره نورانی را در عالم از دست می­دهیم و رنگ آن قرمز می­شود. اما اگر همین ستاره با سرعت نور به ما نزدیک شود با دمای فوق العاده خود ما را ذوب می­کند.

4- انرژی جنبشی جسم می­تواند کاهش یابد و آن کاهش جرم جسم می­باشد و جرم جسم با افزایش سرعت زیادتر می­شود. پس این نکته که جرم جسم همیشه ثابت است اشتباه می­باشد. هم جرم و گرانش هر دو تغییر می­کنند.

5- با استفاده از اشعه گاما با انرژی معادل دو برابر جرم الکترون، می­توان یک الکترون و یک ضد الکترون ساخت و همدیگر را خنثی می­کنند، انرژی بزرگی پدید می آید و تنها چیزی که باقی می­ماند جریانی از اشعه گاما است.

6- هر جسم در حال سقوط کمی از انرژی نهفته (پتانسیل) را از دست می­دهد. گرانش می­تواند نور را متوقف و ایجاد سیاه چال (حفره سیاه) کند.

7- هر جسم در حال سقوط به داخل سیاه چال مقدار زیادی از انرژی نهفته را آزاد می­کند. نابودی ستارگان ایجاد گرانش شدید می­کند. انرژی نهفته آزاد شده در اثر گرانش می­تواند مبین وقایع کیهانی شدید باشد.

8- در مرکز کره زمین گرانش صفر است و حالت بی وزنی در آنجا پیش می­آید. اگر کره زمین آن چنان متراکم و در هم فشرده و کوچک شود که قطر آن به 3 سانتی متر برسد گرانش زمین بسیار زیاد می­شود و تبدیل به یک سیاه چال می­شود و نور نمی تواند از آن فرار کند.

9- با متراکم ساختن ماده، گرانش موجب آزاد ساختن مقدار عمده­ای از انرژی نهفته ماده می­شود. هنگامی که سوخت هسته­ای ستاره­ای پایان پذیرد بزرگ و شعله ور می­شود و سپس تحت تأثیر گرانش، متلاشی و به کوتوله­ای سفید تبدیل می­شود.