“奇妙的朋友”引力的六个事实(下)

4，引力的量子行为

除引力以外的其它三种自然基本力在最小的微观尺度上得到了量子理论的解释，然而，人们特别是在标准模型的概念上还不能建构有效的量子引力理论，科学家正在煞费苦心地创建微观的引力理论，其中的一种创建方式被称为圈量子引力，使用了量子物理的工具和时空结构概念，科学家描述了引力的几何结构，圈量子引力理论有一个猜想，最小的时空尺度由粒子之类的颗粒物构成，好像物质由基本粒子构成一样，物质被限制在网状结构的时空，基本粒子从时空的一个“网眼”跳跃到时空的另一个“网眼”。圈量子引力理论在比原子核小很多的尺度上描述了微量的引力效应。

量子引力最知名的创建方式是一度“热火朝天”的弦理论，几十种弦理论都有独自的物理概念和数学工具，理论假设的“引力子”被认为是弦能量振动的产物。在经历了数十年的发展期之后，弦理论目前遭遇了“瓶颈”，最大的难题是如何证实“能量弦”的存在，比基本粒子更小的“振动弦”被认为卷曲在极微小的时空维度之中，目前的物理实验技术达不到相应的能级。到目前为止，圈量子引力、弦理论、或其它的量子化引力理论无法提供细节性的检测数据，人们对引力的量子行为特征依然感到一筹莫展。

5，引力以无质量的“引力子”传递

在标准模型中的粒子相互作用是通过其它粒子的传递实现的，它们被称为“传递力的粒子”，例如：光子是传递电磁力的粒子。假设的传递量子引力的粒子被称为“引力子”，根据广义相对论的预见性，人们已了解到某些“引力子”的属性，“虚拟粒子”的构想对科学家发现引力的踪迹提供了帮助，“引力子”好像光子一样没有质量，假如引力子有那么一点质量，那么科学家可能通过精细的物理实验发现它们的痕迹，不排除引力子有极其微小质量的可能。

6，量子引力在最小长度的惊人显示

引力非常微弱，但随着物体之间距离的缩短，引力变得越来越强大，从牛顿的万有引力方程式可以看出引力的变化。在非常微小的距离上，甚至在普朗克长度单位，引力转化为以其它形式显示的强力，普朗克长度小于一个原子核直径的若干倍。量子引力效应在普朗克尺度上变得足够大，达到了可测量的数值范围，但没有任何物理实验在如此小的尺度上能够进行这样的测量。有些的科学家设想，可在毫米尺度上让量子的行为得到显示，但直到目前为止，人们没有看到这类实验的结果。

有些科学家寻找更有创造力的方法，他们希望将引力的量子效应放大到可观测的程度，比如：在一个大型的金属棒上安装了振动器，或将原子集合体保持在超低温状态，在一些超低温态的实验中，科学家获得了原子聚合体量子行为的实验成果。从最小的微观到最大的宏观领域，引力现象都引起了科学家的格外关注。当不小心跌倒在地时，人们对引力的作用产生了好奇，当被某个障碍物绊倒，或身体的支撑力下降时，引力作用使得人们的身体失去了平衡，其实没有什么鬼魂附体的作用，人们从科学思考中获得了自我安慰。

（编译后续：物质与暗物质的引力作用符合科学哲学的“等效原理”，看得见普通物质，能发现物质的引力作用；能发现暗物质的引力作用，看不见暗物质。从等效原理出发，可以提出暗引力、暗引力波和暗电磁波的系列概念。物质和时空的相互作用产生了引力波，暗物质和时空的相互作用可能产生了“暗引力波”。普通物质的电子和电子、质子和质子、质子和电子在相互作用中产生了电磁波，假如存在暗电子、暗质子，那么暗电子和暗电子、暗质子和暗质子、暗质子和暗电子的相互作用可能产生暗电磁波。“暗引力波”存在的可能性似乎高于“暗电磁波”，国际科学团队发现了引力波，而天文学家多次发现了暗物质的引力作用。

从科学哲学猜想了暗电磁波概念，在一个星期之后，著名网站“NOVA Online”在登载的一篇文章中出现了“暗电磁波”概念。知名科学作家查理·Q·崔在2016年4月13日发表的一篇文章“暗物质的看不见之手”（Dark Matter's Invisible Hand）中写到，“然而，兰德尔和其他的科学家认为，暗物质的相互作用应该比我们预期的更为强烈，我们还不知道的“暗引力”独自地影响了暗物质粒子的行为，好像电磁力使普通物质粒子产生了相互吸引和相互排斥的作用，暗物质的“暗电磁波”很有可能引起了暗物质粒子之间相似的相互作用，激发暗物质粒子发出了“暗光”，与普通物质的电磁波相比，那是看不见的。”

查理·Q·崔使用了“暗电磁波”概念，但本作最早使用了“暗电磁波”的术语，本作者在博文《我们为什么不急于探测“暗电磁波”》一文中设想了暗电磁波存在的可能。网民在宇宙学和天文学的思考中也可能提出一些新的见解，在科技创新事业中有所作为。从今以后，无论国外的科普作者和科学家怎样使用和解释“暗电磁波”的术语，本作者都拥有暗电磁波概念的“发明权”，这与骄傲和自豪的情绪无关，只是物理哲学的创建和猜想，不是科学实验的结果。哲学是概念的艺术，科学则是数学和实验的艺术。）

（编译：2016-4-15）

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