正是据于历史的、方法论的、信仰的支撑，牛顿在《原理》的导言中这样写道：“我把这部著作哲学的数学原理，因为哲学的全部任务看来就在于从各种运动现象来研究各种自然之力，而后用这些力去论证其他现象。那就是用它来说明世界这个体系；因为我根据前两编中数学上所已论证了的命题，在第三编里我从天文现象中推导出使物体趋向太阳和几个行星的重力，然后根据其他同样是数学上论证了的命题，从这些力中推演出行星、彗星、月球和海潮的运动。我希望能用同样的推理方法从力学原理中推导出自然界的其余一切现象。因为有许多理由使我猜想，这些现象全部取决于某些力。物体的微粒，也是靠了这些力，由一些迄今尚未知道的原因，而互相吸引，粘着成有规律的形状，或互相排斥，而彼此分离；由于这些力我们还不知道，哲学家在自然界里追求，迄今徒劳无功；但我希望本书所奠定的原理，将对这种或某些更正确的哲学方法提供一些线索”。
(第四节 )性质之力
牛顿之后，物理学家不仅对于力与运动关系的表达形式，而且对于力的特性也具有了许多新的看法。牛顿在表面上回避，而在他暗地里倾注在炼金术上的劳而无功的对于物质特性的探求热情在他的后辈中又复活了起来。并且，随着时间的推移，各种特性的力的作用规律也相继地被确定，而各种特性之间的力之间的关系也被人们进行了更为广泛的研究。
至今的物理学们相信，有四种强度悬殊、性质各异的基本力，完全控制了我们的宇宙，它们分别是：强相互作用力、电磁力、弱相互作用力、万有引力。
在四种基本相互作用力中，强相互作用力最强，引力最弱。假如以强相互作用力的强度为1，其他相互作用力的强度与它的比例关系为：强相互作用力∶电磁力∶弱相互作用力∶万有引力=1∶10.2∶10.13∶10.38。
强相互作用力的力程很短，作用范围只有10—15米。参与强相互作用的粒子被称为强子，目前这种粒子已被发现300多种，强子中的大多数是用高能加速器人工产生的，它们很不稳定，寿命很短，产生以后，很快就衰变为质子、中子、轻子和光子。
电磁力是存在于静止的或运动的电荷之间的相互作用力，属于长程力。有的表现为引力，也有的表现为斥力。在机械力学中常见的张力、弹力、压力、摩擦力等，究其根源，是物质内部分子间或原子间的电磁力所引起。
弱相互作用力是存在于基本粒子之间的另一种相互作用力。其力程比强力更短些，它随距离的增加按指数规律衰减。所以，它在宏观物体之间的作用微弱到可以忽略不计。参与弱相互作用的微粒被称为轻子。
万有引力是由于物体的质量引起，属于长程力。
物理学家们普遍确信，物质世界是一个具有内在联系的、和谐的、有因果规律可循的整体。他们早就怀疑这四种力在宇宙混沌初开的某一阶段可能原来是一种作用力，后来随着宇宙的演化而各自成家了。而康德早在1781年就提出了关于各种自然力都源于共同的基本力，基本力可以转化为其它各种具体形式的力的论断。事实上，追溯物理学发展史不难看出，物理学家们也确实是在康德这一思想影响下探索各种自然力的性质上的统一性的。
19世纪上半叶，法拉第引入了场的概念来建立起对于电磁相互作用的描述形式。在某种程度上，这种形式是以太观的复活。而重要的是，这种场的概念可以使电磁相互作用的描述被麦克斯韦统一在一个同一的理论体系中。这就引导人们去建立更大范围的关于物质相互作用的统一理论。而法拉第自己也认为具有这样的可能性。他在1849年的日记中写道：“重力，这种力和电力、磁力和其他力的实验关系一定能够找山来，从而通过相互作用和等价的效应用它们来确定它。”虽然法拉第所做的大量实验都失败了，但他还是坚定地在日记中写道：“现在我的试验就到此为止，结果是否定的。但它们并没有动摇我的坚定信念，即重力和电力之间一定是有关系的，尽管它们不能证明这-关系的存在”。
长期以来，很多物理学家总是在大自然的和谐统一的信念的诱惑下致力于这四种基本力的统一工作。并希望建立所谓的大统一理论，从而把所有四种基本力统一起来。因此，统一所有的力成了物理科学探求的建立物质世界内在联系的一个终极目标。最值得一提的是爱因斯坦的统-场论工作。他从1923年到1955年，耗尽32年的心血，试图建立一个包括引力和电磁场的统一场理论。“广义相对论建立起来的度规——引力结构是与空间有关的，而电磁场建立起来的电磁结构却与空间无关。爱因斯坦认为应该存在一个统一场，电磁场和引力场是统一场的两种存在形式，而且统一场必定对应于一个统一的空间结构，有重物质是这个统一场的质量能量聚集区，以这个‘统一场’为根本实在就可以建立起统一场论”。
统一场论的提出与爱因斯坦的哲学和科学信念有关。他坚持的科学目标之一是“要从尽可能少的假说或者公理出发，通过逻辑的演绎，概括尽可能多的经验事实”，从而统一地描述更多的现象。然而受各种问题的困惑所致，统一场至今并没有建立起来。但是，这也并不是说，所有物理学家对此问题的努力是白费的。
1928年，海森伯与狄拉克同时提出交换相互作用的观点，并引入了交换力的概念。这促使至今的许多物理学家相信，两个物体间的任何一种相互作用是通过交换粒子来实现的。例如，认为强相互作用是交换胶子；电磁相互作用是交换光子；弱相互作用是交换中间玻色子；万有引力相互作用则是交换引力子。
1935年日本物理学家汤川秀树提出了核力的介子理论，这个理论认为核子之间的相互作用是通过一个核子放出一个介子、另一个核子吸收这个介子而形成的。介子有三种带电状态：+、-、0。质子和质子、中子和中子之间交换的是0介子，交换前后各个核子的电荷不变；质子和中子之间交换的是+、-介子。
19世纪50年代末，李政道、费曼和盖尔曼等人，提出了一种新的理论——荷电中间玻色子理论。这种理论的建立，在相当大的程度上是基于电磁理论的启发。从中间玻色子理论来看，弱力和电磁力之间，只要把“电荷”换成“弱荷”，把“电流”换成“弱流”，把传递电磁力的“光子”换成传递力的“中间玻色子”，就立即可以得到有关弱力理论的新概念。弱力被描写成交换一种叫中间荷电玻色子（这种中间荷电玻色子记作W±粒子）的过程，根据测不准关系，作用力的力程与交换的粒子的质量成反比。电磁力和引力的作用力程为无限大，被交换的光子和猜想的引力子的质量为零。而弱力的作用力程如此之短（小于10—15厘米），那么，被交换的W±粒子的质量必然很大。理论计算出这种粒子的质量，约为质子质量的75倍，为几十亿电子伏。
1967年美国的温伯格，巴基斯坦的萨拉姆分别提出了弱电统一理论的规范场论。在这个模型中，除预言了弱相互作用中存在着带电中间矢量玻色子W±外，还预言存在着中性的中间玻色于Z。理论预计，W±的质量大于39.8Gev，Z的质量大于79.6Gev。由于它们质量太大，所以当时的最大加速器都无法把它们产生出来。
弱电统一理论成败的关键是能在实验中发现中间矢量玻色子或者由它所引起的可检测的弱相互作用，这就是所谓中性流。1971年荷兰的胡夫特从数学上解决了模型中的无穷大困难后，弱电统一模型在理论上更加完善，余下的是寻找中性流的问题了。
1973年夏末，在瑞士的日内瓦欧洲核子研究中心的长5米，重十吨的“加加梅尔”大气泡室中发现了中性流。接着，美国的实验室重复了这一实验，证明中性流确实是存在的，这就从实验上证实了弱电统一理论是正确的。1979年8月，由美籍物理学家莫玮领导的实验小组报告了他们的μ中微于和电子的弹性散射的实验结果。这个实验结果对温伯格·萨拉姆的弱电统一理论也提供了强有力的支持。温伯格、萨拉姆由于建立弱电统一理论取得的成功，获得了1979年度诺贝尔物理奖。
