艾薩克·牛頓最早提出了萬(wàn)有引力定律。從此，在人類(lèi)的思想里刻上了“引力”這個(gè)概念，但引力到底是什么？牛頓并沒(méi)有說(shuō)清，他只是給出了它的數學(xué)表達，以及告訴人們如何去運用它。

之后，阿爾伯特·愛(ài)因斯坦在牛頓的基礎上，進(jìn)一步詮釋了引力的本質(zhì)，即時(shí)空的扭曲，并對牛頓萬(wàn)有引力的計算數值進(jìn)行了修正，但愛(ài)因斯坦對引力的描述，是一種宏觀(guān)效應。

而20世紀20年代，量子力學(xué)的出現讓人們開(kāi)始著(zhù)迷于從微觀(guān)上看待世界，“量子化”成為了當時(shí)最時(shí)髦的物理學(xué)研究方向。物理學(xué)發(fā)展進(jìn)入了一個(gè)群星璀璨的年代，各種量子理論層出不窮，顛覆了人類(lèi)對世界的認知，也取得了不俗的成績(jì)。

量子力學(xué)的豐碑“標準模型”成為了20世紀最成功的理論，它統一了電磁力、強力、弱力三種基本力，并找到了對應的媒介粒子，而對應引力的引力子卻遲遲未被發(fā)現。

為什么我們認為有引力子的存在？

這得先簡(jiǎn)單說(shuō)說(shuō)量子理論。量子理論的本質(zhì)就是以量子概念來(lái)詮釋世界上的萬(wàn)事萬(wàn)物，包括物質(zhì)以及所有的相互作用力。

何為量子？

量子不是具體任何東西，只是人類(lèi)創(chuàng )造的一種抽象概念，更像是一種類(lèi)別。這一類(lèi)別的微觀(guān)物質(zhì)最顯著(zhù)的特點(diǎn)就是有明顯的“波粒二象性”。波，是一種概率波；粒，是經(jīng)典認知的點(diǎn)，這兩種內在特性此消彼長(cháng)。

描述實(shí)物的量子統稱(chēng)為費米子，比如我們熟悉的質(zhì)子、電子、中子；而描述各種作用力的量子統稱(chēng)為玻色子，比如我們熟悉的光子。

費米子作為實(shí)物粒子，更多表現為“粒子性”。物質(zhì)由實(shí)物粒子構成的，屬于經(jīng)典原子認知的升級版，我們還比較好理解。就像輝煌的大廈都是通過(guò)一磚一瓦堆砌起來(lái)的，但不同于經(jīng)典宏觀(guān)物質(zhì)的確定性，這種實(shí)物粒子具有不確定的量子態(tài)。

而傳播相互作用力的量子稱(chēng)為玻色子，對于很多人來(lái)說(shuō)，就不是很好理解了。在量子力學(xué)里把各種相互作用力看成是由各種具有最小單位的離散能量包交換所產(chǎn)生的。

傳播相互作用力的玻色子，包括膠子（強相互作用的媒介粒子）、光子（電磁相互作用的媒介粒子）、w玻色子和z玻色子（弱相互作用的媒介粒子）。這些粒子的發(fā)現，說(shuō)明標準模型對于力的構想是可行的，那引力也應該對應有個(gè)媒介粒子，這就是我們說(shuō)的“引力子”。

但至今我們還未發(fā)現引力子，只要引力子沒(méi)有被發(fā)現，就說(shuō)明以量子力學(xué)構建的標準模型，只是一個(gè)過(guò)渡型的理論，而不能成為最終理論。

愛(ài)因斯坦的相對論則與量子力學(xué)背道而馳。

愛(ài)因斯坦的相對論則是解釋宇宙的另一套理論體系。它雖然能夠完美地闡釋引力，即時(shí)空的扭曲，卻無(wú)法解釋自然界的另外三種基礎力。

從某種意義上來(lái)說(shuō)，在愛(ài)因斯坦的相對論里，根本不存在所謂的“力”，力變成了一種時(shí)空的幾何效應。也正是這個(gè)原因，它無(wú)法融合量子力學(xué)三大基礎力的描述。

然而融合世界上所發(fā)現的所有力，是物理學(xué)的終極目標。對于已經(jīng)融合了三大基礎力的量子力學(xué)，科學(xué)家們當然對它寄予厚望，所以說(shuō)也就從來(lái)沒(méi)有放棄過(guò)尋找最后的引力子。

但其實(shí)標準模型根本就是一個(gè)無(wú)法包容引力的理論，假設引力子存在，運用標準模型的數學(xué)公式也無(wú)法計算出正確的引力數值。

為什么呢？因為它與能精確描述引力的相對論完全是背道而馳。

量子力學(xué)與廣義相對論就像兩位優(yōu)秀但脾性不合的對手

其實(shí)如果用相對論和量子力學(xué)分別來(lái)描述宏觀(guān)世界與微觀(guān)世界，它們在各自的領(lǐng)悟都堪稱(chēng)完美。

量子理論在描述原子和亞原子粒子構成上，可謂無(wú)與倫比。而廣義相對論在解釋宇宙上，給我們帶來(lái)了諸如黑洞、膨脹的宇宙等令人驚嘆的理論，但這兩大理論卻處于完全對立的狀態(tài)。它們的基礎是不同的假設、不同的數學(xué)方法，以及不同的物理圖景。量子理論是基于離散的能量包（即“量子”），以及亞原子粒子的相互作用。而相對論則是基于平滑的表面。

但宏觀(guān)與微觀(guān)只是一個(gè)人為的界定，宇宙不應該是割裂的，那一個(gè)完整的宇宙需要運用兩套理論來(lái)詮釋它的運作規律嗎？

物理學(xué)家給出的答案顯然是否定的，所以說(shuō)在大統一理論的道路上，引力子可以說(shuō)是非常重要的一個(gè)預言。

然而在尋找引力子的道路上，我們一次次的失敗，再加上后來(lái)又出現了標準模型所無(wú)法解釋的暗物質(zhì)。這讓大多數科學(xué)家對以“集郵”的方式發(fā)展起來(lái)的標準模型，感到了失望。

總結

本質(zhì)上來(lái)說(shuō)，科學(xué)家們執著(zhù)于尋找的并不是引力子，而是一個(gè)能夠統一世界所有物理規則的終極理論。

而在量子力學(xué)的最高成就標準模型中，唯獨就還缺少引力子，如果能找到它，無(wú)疑是向著(zhù)終極理論前進(jìn)邁出了一大步。

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