3-4. 네 가지 기본 힘 — 자연을 지배하는 상호작용

우주를 지배하는 힘은 몇 가지인가?

우리 주변에는 수없이 많은 힘이 존재하는 것처럼 보인다. 중력, 마찰력, 탄성력, 공기 저항, 자기력, 전기력, 부력, 수직항력, 장력... 고등학교 물리에서만 해도 열 가지가 넘는 힘의 이름을 들어보았을 것이다.

그런데 놀라운 사실이 있다.

이 모든 힘 — 우주에서 일어나는 모든 현상 — 은 단 네 가지 기본 힘으로 설명된다. 사과가 떨어지는 것, 별이 빛나는 것, 원자가 결합하는 것, 자석이 냉장고에 붙는 것, 방사성 원소가 붕괴하는 것, 태양이 수십억 년째 에너지를 내뿜는 것 — 이 놀랍도록 다양한 현상들의 뒤에는 오직 네 가지 상호작용만이 존재한다.

우리가 "마찰력"이라고 부르는 것은? 사실 원자들 사이의 전자기력이다. "탄성력"은? 역시 원자들 사이의 전자기력이다. "수직항력"은? 또 전자기력이다. 우리 일상의 거의 모든 힘은 전자기력의 다양한 모습이었던 것이다!

핵심 질문: 우주의 모든 현상을 만들어내는 네 가지 기본 힘은 각각 무엇이고, 왜 하필 네 가지인가?