이제 좀 더 나아가 우리 주변에 그리고 지구상에 또는 우주 속에 존재하는 힘에 관하여 알아보자.

앞서 갖가지 종류에 관한 힘을 소개한바가 있는데 이렇게 자연계에 존재하는 힘들을 모두 함축하여 요약하면 이를 기본적인 4력 이라 하여 중력, 전자기력, 강력, 약력 (힘의 크기순으로 보면 강력이 가장 세고 그 다음 전자기력, 약력, 중력 순이다.) 으로 압축된다.  

중력은 다 아는 바와 같이 날아가던 공이 지상으로 떨어지고, 사과를 땅으로 떨어지게 하는 것처럼 질량을 가진 두 물체 사이에 서로 끌어당기는 힘이다.

전자기력은 전기가 흐르는 전선이 서로 밀치고, 자석이 서로 끌어당기거나 밀치는 힘으로서 이 두 힘 중력과 전자기력은 아주 가까이 있는 물체로부터 우주 멀리까지 작용하며 그 힘의 도달 거리는 거의 무한대이다.

그리고 강력과 약력은 원자 크기의 범위 내에서만 작용하는 것으로 강력은 원자핵을 결속하는 힘이고 약력은 원자 핵 분열에서 볼 수 있는 핵의 붕괴에 관계하는 힘이다.

말하자면 원자핵을 구성하는 양성자, 중성자 혹은 더 작은 입자 즉 소립자라 하여 이들을 그 상태로 결속시키고 있는 힘이 바로 강력이다. 그러므로 이들 입자들을 깨트려서 그 구성성분을 알아보려면 엄청난 힘 또는 에너지를 가진 입자로 두들겨야만 가능한 것이다.

따라서 그렇게 크고 강력한 힘이 그와 같은 매우 작은 공간에 갇혀 있다는 것이 참으로 신비스럽고 경이롭다 하겠다. 핵무기가 되는 원자력도 그렇게 작은 원자 단위의 공간에 속박되어 있던 힘을 밖으로 방출시켜 이 때 발생되는 에너지를 이용하는 것이므로 비록 대상이 작다고 하여 깔보면 안 된다는 교훈을 얻는다.

자연계에 존재하는 힘은 4가지 뿐
이제 휘발유가 들어있는 통을 생각해보자. 이것은 단지 그 자체로서는 중력이라는 힘 즉 휘발유 무게만 존재한다. 그러나 이것이 연소하면 휘발유는 화학적 에너지로 변환되어 큰 힘으로 많은 일을 할 수 있다.

그러므로 에너지는 일을 할 수 있는 능력이 되며 이 때 하여진 일은 바로 힘에 비례하는 것이다. 그러니 일도 힘이 있어야----,따라서 사람의 힘이나 축력도 실은 화학적 에너지가 변화된 다른 형태의 한 예에 불과한 것이다.

그런데 지금까지 정설로 되어온 이러한 자연계의 기본 4힘에 제5의 힘이 존재 한다는 이론도 간혹 제기 되고 있어 덧붙이고자 한다.

미국의 퍼듀 대학의 이프렘 피시바크 교수팀이 제시하고 있는 제5의 힘은 중력과 반대 방향으로 작용한다는 것으로 1986년 미국의 권위 있는 물리학 잡지인 피지컬 리뷰 레터스에 보고하기도 하였다. 원래 제5의 힘이 존재한다는 최초의 주장은 1976년 미국의 워싱턴 주립대 대니얼 롱 교수에 의해 제기되었다.

제5의 힘은 물체의 질량 및 원자 구성에 좌우되는 것으로 원자핵의 결합에너지가 크면 클수록 이 힘도 커진다는 것이다. 이 현상은 갈릴레오의 이론 즉”쇠뭉치와 솜털을 진공 중에서 동시에 떨어뜨릴 경우 같은 속도로 떨어진다.”는 것과 매우 어긋나는 모순이 되고 만다.

다시 말해서 진공 상태에서는 공기의 마찰이 없으므로 쇠뭉치와 솜털을 동시에 떨어뜨리면 원자핵의 결합 에너지가 큰 쇠뭉치는 제5의 힘이 더 크게 중력과 반대 방향으로 작용할 것이기 때문에 낙하 속도가 솜털보다 더 늦어진다는 것이다.

이러한 주장에 대하여 과학계에서도 한동안 의견이 크게 엇갈린 때가 있었다. 지금의 모든 과학 이론 및 교과서는 제5의 힘은 없는 것으로 하여 이 경우에 계산된 지구의 무게, 태양 및 행성의 밀도 등을 결정해 왔는데 만일 제5의 힘을 고려한다면 이들 값들은 모두 새로 계산하여 결정해야 하므로 그 중요성이 매우 크다.

한편 미국의 저명한 노벨 물리학상 수상자인 리처드 파인만 박사와 그 이외의 몇몇 권위 있는 물리학자들은 제5의 힘의 존재를 주장하는 실험에 대해 타당성이 없다는 반론을 제기하기도 하였다.

만일 우주 속에 제5의 힘이 존재 한다면 그리고 이것을 잘 활용만 한다면 비행할 때 에너지도 줄일 수 있고 UFO와 같이 단숨에 우주 공간을 날아다닐 수 있는 비행 물체의 개발도 가능 할 것이라는 공상을 해본다.