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​引力波被发现,是否意味着引力子存在?

1916年 ,爱因斯坦基于广义相对论洛伦兹不变性原理,预言了引力波的存在,提出了物体引力相互作用的传播速度有限的概念。广义相对论认为:引力通过波的形式从辐射源向外传播,以引力辐射的形式传输能量,引力波就是时空弯曲中的涟漪。

科学探索的道路往往一波三折,在1936年的时候,爱因斯坦却对引力波失去了信心,甚至想改口宣称引力波并不存在。

2015年9月14日,LIGO合作组探测到首个引力波信号,2015年12月26日03:38:53 (UTC),位于美国汉福德区和路易斯安那州的利文斯顿的两台引力波探测器同时探测到了一个引力波信号,证实了爱因斯坦的伟大预言。

在生活中,力的形式很多,我们熟悉有拉力、推力、重力、摩擦力,等等。从深层本质角度讲,拉力、推力、重力、摩擦力等力的形式,可归结为四种基本力:电磁力、强相互作用力、弱相互作用力和引力。人类目前观测到的所有物理现象,都可以用这四种基本相互作用力来解释。美中不足的是引力无法与其它三种基本作用力相统一。

科学家为调和量子论和相对论之间的矛盾,引入了“引力子”的概念。

量子力学认为,力的本质就是物体之间相互交换基本粒子。例如,光子就是物体之间传播电磁力的媒介。磁场力将电子束缚在原子核周围形成原子,将原子结合在一起的形成分子,将分子结合在一起形成物体。我们最熟悉的摩擦力,本质上就是电磁力。

电磁力、强相互作用力、弱相互作用力的产生机制,已经通过传递相互作用的规范玻色子的理论加以解释并得到实验验证,但传递引力的引力子却始终没有被找到。

量子力学将传递引力的假想粒子称为引力子或重力子,并假定它是一个自旋为2、质量为零、不带电荷的玻色子。现代科学理论认为,希格斯玻色子(上帝粒子)是产生质量的根源,引力子可能与希格斯玻色子有关。

在微观量子世界,亚原子粒子不仅可以部分地以粒子的术语来描述,也可以部分地用波的术语来描述。1905年,爱因斯坦提出了光电效应的光量子解释,发现了光波同时具有波和粒子的双重性质。1924年,德布罗意提出“物质波”假说,认为和光一样,一切物质都具有波粒二象性。科学家通过电子衍射试验,证实了电子也具有干涉和衍射等波动现象。关于波粒二象性,爱因斯坦曾经这样描述:“好像有时我们必须用一套理论,有时候又必须用另一套理论来描述(这些粒子的行为),有时候又必须两者都用。我们遇到了一类新的困难,这种困难迫使我们要借助两种互相矛盾的的观点来描述现实,两种观点单独是无法完全解释光的现象的,但是合在一起便可以。” 于是最近有人提出一种假设:引力具有拨动的特性,可能也同时具有粒子的特性,即波粒二象性。

假设引力子是组成能量时空的基本粒子,则宇宙之中处处都是引力子,真空中也存在引力子。引力子将时空“粘”在一起,我们无法将它从任何一个空间剥离。

引力将万物牢牢地束缚在地球上,人类离不开它,又时刻想摆脱它。如果有一天,发现了能够将四种基本作用力统一起来的“万有理论”,人类的文明将迈上一个新的台阶。引力的波粒二象性假说,或许是一个不错的尝试。

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