首先，什么是虛粒子？這些是由海森堡不確定性原理而存在的粒子。不確定性原理的一個版本指出，能量的變化乘以粒子存在的時間大于等于普朗克常數除以4π。但是量子力學的概率定律是這樣的，如果粒子的能量乘以時間小于h/4π，則可以存在虛擬粒子，而不是真實粒子。這實質上意味著大自然允許虛擬粒子的短暫存在，由于能量和質量是等價的，自然會通過從真空中借用能量來創造具有質量的粒子。但是由于時間很短，因此它在被檢測到之前就被破壞了。它們實際上只是潛在量子場的激發，但僅表現為力，而不是可檢測的粒子。

但是，如果它們是檢測不到的，那么我們怎么知道它的存在？我們無法檢測到單個虛擬粒子，但我們可以檢測到許多粒子被創建和破壞而產生的效應。其中一種這樣的效應稱為卡西米爾效應，當板外的虛擬粒子的壓力高于板之間的壓力時，兩個緊密保持的板之間會產生物理力。

電磁相互作用

但這對于強力來說是一個難題，因為它的介導虛粒子膠子也是無質量的，然而強力的作用范圍非常有限，只有一個質子的寬度。為什么它沒有無限的作用范圍呢？答案涉及量子色動力學。

弱力是如何工作的？它更像是一種能量，某些粒子必須將自己變成不同的粒子。這方面的一個例子是中子，通過發射電子和反中微子變成了質子。一個中子由兩個下夸克和一個上夸克組成，質子由兩個上夸克和一個下夸克組成。任何中子都可以通過將其中一個下夸克轉化為上夸克而變成質子，它通過發射電負電的虛擬W-玻色子來實現這一點。由于W-玻色子帶有負電荷，所以不帶電的中子現在變成了帶正電荷的質子。然后W-玻色子幾乎立即衰變成電子和反中微子，這也是我們在實驗中所能檢測到的粒子。

弱相互作用很短的原因是因為W玻色子的質量非常大，因此W玻色子的存活時間非常短。用不確定性方程進行數學計算，作用范圍大約為10^-18米，大約是質子直徑的千分之一。弱相互作用的有趣之處在于它的強度，在質子直徑的千分之一范圍內幾乎與電磁力相同，正是這種洞察力導致了電磁力與弱力的統一。www.ws46.com

引力

我們之所以沒有量子引力理論，是因為它在量子尺度上完全被其他三種力壓制了。所以現在引力幾乎是純粹用廣義相對論的幾何術語來處理的。在某個層面上，所有4種基本力應該是相同的，弄清楚這種統一將引導我們建立萬物理論。