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目前科学家仍然不能解释万有引力

在宇宙中所有的力中,万有引力是我们最熟悉的。每次我们起床,拿起咖啡杯,甚至只是站在那里,我们都能感受到它的影响。所以当我们告知宇宙中所有的力中,重力也是最难用科学方法解释的时候,你可能会很惊讶。要理解其中的原因,我们必须深入到相对论和量子力学的领域。

引力是标准模型的四个基本力之一。有一个经典的漫画说到,其中一个角色试图向另一个角色解释这些力,开始时很容易解释重力和电磁学。他开始在强大的核力量周围被绊倒,当他到达弱核力量时,他只能语无伦次地喃喃自语。在漫画的第二段文字中,他说:“在这四种基本力量中,有一种我们并不真正了解。”另一个角色开始回答:“是弱力还是强力?”解释的人回答:“是重力。”

这就很好地解释了我们所做的和我们不了解宇宙的奇怪的本质。我们可以确定什么物质包括亚原子水平,以及弱核力和强核力是如何把这些粒子结合在一起的。我们知道电磁力约束带电粒子。

万有引力是另一种球赛。首先,它比其他三种力弱得多。例如,将两个带正电荷的质子分开的电磁力,比将它们合在一起的引力强1036倍。尽管其他所有力量都有一个相反的因素—推和拉—引力似乎只是在拉动。这种园艺部队是我们所知道的最神秘的一支。

这并不是说我们不了解重力。实际上牛顿的运动定律很适合掉苹果和超速行驶的火车。问题是,当事物变得太小或太大时,万有引力就会分崩离析,这使得人们很难理解原子和黑洞之类的东西。

关于引力的问题可以归结为我们对宇宙运行方式的两种最佳规则之间的冲突:爱因斯坦的广义相对论和量子力学。量子力学是相对简单的。在很大程度上,它关注个体之间的相互作用,并且假设时间的流逝和空间的形状是固定的。但是相对论说,所有这些相互作用都发生在时空结构中,时空结构可以弯曲和拉伸,这取决于进行相互作用的事物。所以当我们看引力的时候,比如一个光子和一个电子之间的引力,有很多东西要考虑: 我们不仅要考虑到它们之间的所有可能的量子相互作用,而且还要考虑到潜在时空所有可能的构型。

聪明的科学家已经想出了解决这个问题的办法。理论上的粒子称为引力子是一个固定点,但是到目前为止,我们最强大的探测器还没有找到它们存在的证据。另一些人认为,引力可能是一种奇特的量子纠缠形式。但也许最可能的解释是为什么我们不能用我们解释其他三种力的方式来解释重力,是因为它不是一种单独的力,而是宇宙中所有其他部分自然产生的某种东西。就像电脑芯片上的一些小片段或者戏剧性的游戏一样,重力可能是我们周围发生的所有小事情的最终结果。


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