通过量子力学，今天我们来揭秘一个常见的宏观概念，力，看看量子力学是怎么理解这个概念的。
你可能有过这样的经历：坐车的时候，司机一踩油门，你的背后就传来一股推力。
<strong>这是加速度产生的推背感。
而且，车的档次越高，这种推背感就越强。你有没有想过，这种推背感到底是怎样产生的？这个力的本质是什么呢？
力是一个宏观展现的概念我们日常生活中感受到的力，大都是复合感受。
这就好比一束太阳光，表面上看是白色，我们拿三棱镜一分解就发现，其实存在好几种颜色。量子力学就相当于这个三棱镜。
我们把这种推背感分解以后，就会得到三种不同的排斥力。虽然有三种，但它们对你感受到的排斥力的贡献，是不一样的。
第一种是静电排斥力。
这个很好理解，椅背里有原子核，有电子。原子核带正电，电子带负电。
正电和正电之间会相互排斥，负电和负电之间也会相互排斥。但这不是排斥力最主要的来源。
第二种是量子力学的不确定性原理。
你的身体挤压椅背上的原子，想让每个原子都变小一点儿，就会感到一种排斥力。
但这也不是排斥力最主要的来源。贡献最大的是第三种，它来自量子力学的另一种原理，叫泡利不相容原理。提出这个原理的物理学家叫泡利。
沃尔夫冈·泡利
“不相容”很好理解，意思是说，我占了这个地方你就不能占了，我容不下你。你的身体在往后靠的时候，原子挤在一起，一个原子的电子就有可能被挤到另一个原子那里。
但是原来原子的电子占满了本来的地方，你要新加进来一个电子，就会感到一种排斥力。
<strong>有些科普书会把这种力叫作“简并力”。这才是推背感最主要的来源。
你看，一个简单的推背感，背后就有三种因素在共同作用。所以，力是一种复合的概念。不但如此，这些因素的效果也不是直接体现出来的，而是有层级的。
什么是“层级”呢？
比方说，如果把一个空的塑料瓶按到水里，按得越深，塑料瓶就越瘪，你肯定知道，这是水的压力。但你如果把自己缩小了，钻到瓶子里面看，就会发现这其实是因为水分子在碰撞塑料分子。
<strong>我们其实是把每时每刻分子碰撞产生的力，平均起来，称作水的压力。
如果把它还原到微观层面，“压力”这个概念就没有了，只有分子间的碰撞和分子间作用力。
这种在微观世界是一种样子，在宏观世界是另一种样子的情况，就叫作“有层级”。如果我们要找力的本质，肯定要把复合的力进行拆分，还要排除层级的干扰，把力还原到基本粒子层面。
这时你会发现，我们只剩下了四种基本相互作用。
最底层不可还原的就是基本相互作用我先说一下，什么叫相互作用。很多科普书说，相互作用就像两个人在扔球。
我扔球的时候，向后一仰。你接住球以后，也向后一仰。如果有个眼神不好的人站在远处看，他看不到球，就会以为，我隔空朝你施加了一个力，你朝我施加了一个反作用力。
所以，粒子就是通过朝其他粒子扔球来施加作用力的。这里说的扔球和接球的过程，都属于相互作用。
这个比喻很巧妙，但有个地方它没有说清楚。就是这个球，是一个粒子，也具有波粒二象性。
所以，我们扔出去的其实是一朵粒子云。你别忘了，我和你也是粒子，所以我们俩也是两朵云。
如果你把自己缩小到量子尺度，就会发现两个粒子之间的相互作用，本质上就是两朵云，在不断发出和吸收第三朵云。
那么这第三朵云是什么呢？
有的云可以拆分，我们就继续往下拆。当我们把所有的云拆到底层，不能继续拆分时，就会发现只剩下三种不同的云，分别对应三种不同的基本相互作用。
按照从强到弱的顺序，排第一是的强相互作用，它一共会扔八种不同的云，这些云都叫作胶子。有了它，原子核里的质子、中子才能稳定地存在。
<strong>强相互作用的作用距离很短，只在原子核内起作用，出了原子核就没效果了。
所以我们平时感觉不到。排第二的是电磁相互作用，它扔的云你应该很熟悉了，叫光子，就是我们前面提到，物理学家总拿它做实验的那个光子。
它贡献了我们平时听说的化学键、分子间作用力，以及各种宏观世界的力，比如表面张力，静电力，磁力等等。电磁力的作用距离很远，我们平时经常感觉到。
排第三的是弱相互作用，它会扔三种云，分别叫W+，W-和Z0玻色子。弱相互作用也只在原子核内有效，而且强度很弱，似乎没有什么存在感。但其实，弱相互作用很重要。
你可能听说过粒子物理学里有个概念叫“标准模型”。
<strong>通俗地说，标准模型说明白了两件事，一件事是“世界上一共有多少种粒子”，一件事是“每种粒子之间会如何相互作用”。
这两件事合起来，就说明白了构造我们世界的底层逻辑是什么样的。
但如果没有弱相互作用，标准模型中的粒子，就会少将近一半，相当于构造世界的底层逻辑完全变了。
这三种相互作用加上万有引力，就是世界的四大基本相互作用。但量子力学在说到基本相互作用时，只能解释清楚其中的三个。就目前来说，万有引力还是广义相对论负责解释的，而量子力学和广义相对论这两套理论，还没有统一。我们在这，就先不说万有引力。
力的本质是能量随空间位置变化的剧烈程度，但你看我介绍每种相互作用的时候，都会说在其中起中介作用的是各种“云”，是“云”就会有各种不确定性，不好衡量。
其实在量子力学中，物理学家已经很少使用“力”这个概念了。
<strong>而是会用一个更确定的概念来描述它，这就是能量。
请你想象一下，我带你去杭州灵隐寺的后山，那里是山峦起伏的丘陵。
上山的时候，你会感到一股强大的力在把你往下拖，这个时候，你的能量就在变大。山越陡，你会觉得这股力越大，你能量变大的速度就越快。
但如果你走在平地上，比如在西湖边转悠，你会觉得这股力几乎不存在，这个时候，你的能量也不怎么变化。这种能量随着空间位置变化的剧烈程度，就是“力”的本质。
<strong>能量变化剧烈，力就大，能量变化很和缓，力就小。
咱们还拿推背感来举例子。我刚刚说，泡利不相容原理为这种推背感贡献得最多。但为什么是它贡献得最多呢？
你看，泡利不相容原理要求，这个地方我占了，你就不能占。
椅背里的电子特别多，大概有10的23次方那么多。你要想新加进来一个电子，就要让这一大堆电子给你腾一块儿地方，它们当然不愿意。
这就好比一幢摩天大楼，下面100层已经被人占满了。你要是想住进来，只有101层才有地方。但你要去101层，得一下子获得能去101层那么多的能量才行。
能量变化这么大，你才会感到一种不可抗拒的排斥力。物理学家做过一个简单的计算，这种电子产生的排斥力，大约比同样面积下的大气压力，还要大几十万倍。
如果你很熟悉大气压力的话，就会知道它来源是大气压强。
所以这种排斥力，其实也是一种压强，叫“简并压强”。
说起来，多亏简并压强这么大，我们的世界才能稳定存在。从宇宙尺度上看，万有引力才是主导整个宇宙的力。
<strong>但像地球这样的行星，为什么没在万有引力的作用下把自己向内压塌呢？
其中一个很大的原因，就是在地球的内部，有简并压强贡献的巨大排斥力。那我们现在知道推背感是从哪儿来的了。
它是各种相互作用和量子效应在不同层级下的复合作用。
三种基本的相互作用制造了稳定的原子核。电磁相互作用加上不确定性原理，贡献了化学键和分子间的吸引力，让原子变成分子，再让分子聚合成固体和液体。
最后再加上泡利不相容原理，提供了一种排斥力，各种物体才不会向内崩塌。这种组合起来的排斥力，就是踩油门时的推背感。
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