Якщо вести мову про фундаментальні закони природи, то все можна розбити на чотири сили, що знаходяться в основі всього сущого у Всесвіті:
1. Сильне ядерна взаємодія. Це сила, яка відповідає за взаємне притягання атомних ядер, протонів і нейтронів.
2. Слабке ядерна взаємодія. Відповідає за деякі види радіоактивного розпаду і за перетворення важких нестабільних елементарних частинок в легші.
3. Електромагнітна сила. Ця сила, серед іншого, притягує і відштовхує заряджені частинки, пов'язує атоми в молекули і викликає електричний струм.
4. Гравітація. Ця сила утримує разом Землю, Сонячну систему, зірки і галактики.
Залежно від нашого погляду на них у кожній сили є певний масштаб і обставини, при яких вона перевершує інші.
Візьмемо найменший масштаб - 10 метрів в мінус 16-го ступеня, що в мільйон разів менше розміру атома. У такому масштабі сильне ядерне взаємодія може перевершити всі інші сили. Подивимося, наприклад, на ядро гелію: два протони і два нейтрони, пов'язані разом в стійкою конфігурації. Навіть електромагнітного відштовхування між двома протонами недостатньо, щоб подолати сильне ядерне взаємодія, яке подібно до клею скріплює ядро. Навіть якщо прибрати один нейтрон, залишивши два протона і один нейтрон, отриманий ізотоп гелію все одно буде стабільний. Сильне ядерна взаємодія на найменшому відстані незмінно перевершує всі інші сили. Тому при багатьох обставин його можна вважати найсильнішим.
Але спробуйте зробити атомне ядро занадто великим, і електромагнітна сила візьме верх. Наприклад, ядро гелію почне дуже часто викидати уран-238, так як відразлива сила між різними частинами ядра занадто велика, і сильне ядерне взаємодія не може утримати все разом. А якщо ми візьмемо масштаб побільше, наприклад, космічний, то тут інтенсивні магнітні поля, породжувані коллапсирующие зірками і швидко обертається зарядженої матерією, можуть прискорювати частинки до найбільшої енергії у Всесвіті, в результаті чого виходять космічні промені надвисокої енергії, що бомбардують нас в небі зі всіх напрямків. На відміну від сильного ядерного взаємодії, у електромагнітної сили немає меж; електричне поле протона можна відчути на протилежному боці Всесвіту.
Слабке ядерна взаємодія може здатися найменш імовірним кандидатом на першість за потужністю, особливо якщо звернути увагу на його назву; але навіть у цього відносного слабака трапляються моменти слави. При відповідних умовах електромагнітна сила (через яку однойменно заряджені частинки відштовхуються) і сильне ядерне взаємодія (що забезпечує зв'язок ядер) можуть врівноважувати один одного, завдяки чому діє на дуже малій відстані слабке ядерна взаємодія починає набувати велике значення. Посилюючись, воно змінює стійкість системи і може викликати радіоактивний бета-розпад, коли нейтрон перетворюється в протон, електрон і нейтрино (анти-електрон). Вільні нейтрони, багато важкі елементи і навіть нестабільний ізотоп тритій, що знаходиться у важкій (тритиевой) воді - все це демонструє силу слабкого ядерного взаємодії.
Але в найбільших масштабах - в масштабах галактик, галактичних скупчень і так далі - все вищевказані сили не мають особливого значення. Навіть електромагнетизм, по дальності діючий у всьому Всесвіті, і той не робить великого впливу, так як кількість позитивно заряджених частинок (в основному протонів) і кількість негативно заряджених частинок (в основному електронів) одно один одному. Навіть експериментально ми можемо встановити, що різниця зарядів у Всесвіті становить менше одиниці на 10 в мінус 34-го ступеня. Всесвіт говорить нам, що хоча електромагнетизм може бути набагато сильніше, ніж сила тяжіння між двома частинками, якщо ми зможемо зібрати разом достатню кількість в цілому електрично нейтральних частинок (або близько до цього), то гравітація буде єдиною силою, яка має значення. Ядерний синтез і пов'язане з ним тиск радіації не можуть розірвати зірки на шматки, оскільки їх гравітаційна сила тяжіння перевищує енергію розриву.
Скупчення галактик і величезні структури можуть сягати на мільярди світлових років по всьому Всесвіті. Проте, якщо пошукати структури розміром 8, 10 або 15 мільярдів світлових років, у всьому космосі ми знайдемо абсолютний нуль. Причина тут дуже спантеличила. Це не ті сили, про які ми говорили вище, а зовсім несподіване явище, яке називається темною енергією.
У найбільших масштабах крихітного кількості енергії, властивою космосу (це менш джоуля енергії на кубічний кілометр простору), досить, щоб подолати силу тяжіння навіть між найбільшими галактиками і їх скупченнями у Всесвіті. Який результат? Прискорене розширення, оскільки найвіддаленіші галактики і їх скупчення з плином часу розходяться все далі один від одного і все швидше. У найбільших космічних масштабах навіть гравітація не може взяти верх.