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引力的本质不只是时空的弯曲,还有更深层的原因

毋庸讳言,我们对宇宙的认识是不完备的。宇宙间存在四大基本作用力,负责解释这四种作用力的是两大理论体系。一种是广义相对论,它负责解释引力。另一种是量子场论,它负责解释电磁力和两种核力。爱因斯坦的广义相对论在解释物质能量和时空曲度之间的关系方面非常完美,几乎无懈可击。量子场论在解释粒子间的相互作用和力方面也十分优秀。但是在最强的引力场,以及最小的尺度下,我们依然无法对自然的本质作出解释。在这两种情况下,人类当前最了不起的两种物理学理论都不适用。

在通常情况下,在时空没有曲度的情况下,量子场论的计算都是在平坦的空间中完成的。如果时空有曲度,那么在爱因斯坦引力论的参与下,这样的计算也可以完成,只是难度大一些。这种半经典的方法管用,但并不总是管用。在一些强场情况下,我们用当前的理论得不出任何有意义的解。

比如在双缝实验中,当一个电子在穿越双缝时,它的引力场会发生什么样的变化?比如当我们假设黑洞的最终状态是热力辐射时,组成这个黑洞的粒子身上所携带的信息会发生什么样的变化?又比如在奇点附近,引力场和引力会有什么样的表现?这些问题,在量子化的引力论出现前都无解。

我们通常假设存在一种量子化的引力论,我们只是还没有发现它。这种理论可能是弦论,也可能是别的非传统的理论学说,比如圈量子引力论、因果动态三角划分,或者渐进安全说。

但是自从2009年以来,出现了一种全新的、令人兴奋的挑战性假说。这种假说认为,引力不是一种真实存在的基本作用力,而是一种幻象,一种表现。

这一假说的积极推进者名叫Erik Verlinde,是一位荷兰理论物理学家。他认为,引力是某种更为基础的宇宙现象的表现,而这种现象就是熵。

声波是分子相互作用的一种表现;原子是夸克、胶子、电子,以及强核力与电磁力相互作用的一种表现;行星系统是广义相对论引力的一种表现。

在所谓的熵引力说(又称引力的熵力说),以及与之相关的量子位说中,引力,甚至于时空也是一种类似的表现,它们的背后存在着某种实体,但它们本身却是一种幻象。

热力学方程和引力方程间可能存在着深刻的关联,这已经不是什么秘密。人们也已经明白,热力学法则作为一种表现,来自更为基础的统计力学领域。那么,在引力现象的背后,是否也存在着某种更为基础的东西?这就是熵引力说的出发点。

Verlinde的研究是基于熵和黑洞的霍金温度,以及弦论的。他试图找出量子信息论和引力、空间、时间表现之间的关联。到目前为止,取得了一些令人感兴趣的进展,但也存在一些问题。这些问题到目前为止还未获得令人满意的答案。

这些问题包括,他虽然成功地解释了引力质量,却未能解释惯性质量,以及为何这两者是相等的?他的许多假设是建立在宇宙拥有当前哈勃常数的基础上的,但实际上宇宙的膨胀速度是在变化的。他的理论体系只有当暗能量处于主导地位时才有效,但事实是过去几十亿年间,暗能量都处于从属地位。

尽管如此,他的基本观点,即温度和信息由基本量子位决定,并由此产生了包括时间和空间在内的一切与引力有关的表现的看法,仍然不容忽视。

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