DENNIS OVERBYE
歐陽峰譯

【譯自《New York Times》2003年十一月十一日】

“引力不只是一個好點子，而且還是定律。”這是一個流傳甚廣的汽車貼紙。 【注】
引力是我們最古老和最熟悉的敵人。我們的骨肉無時無刻不感受到它，我們的身體和器官都因它而墜墮，最後我們還要靠它來埋葬。但它對我們仍然是個謎。引力定律到底是什麼？

對我們很多人來說，引力定律就是牛頓在１６８７年宣布的宇宙之律：兩個物體相互吸引，其力正比於質量的乘積，反比於距離的平方。但牛頓並未解釋其中原因。物理學家已經改寫了這一切，而且還將再次改寫。

愛因斯坦在二十世紀初以廣義相對論取代了牛頓的引力論。愛因斯坦提出，物質和能量使得空間變形，就象廉價的床墊在睡覺時會下陷一樣。這種變形使得星球，棒球和光線不走直線，而走曲線。

廣義相對論預言了光線彎曲，宇宙膨脹和黑洞。它也是現代宇宙學的基礎。但是理論學家們從未認為它是引力的最終理論。

首先，它在數學上與主宰亞原子顆粒的量子理論是不相容的。在宇宙大爆炸的最初時刻，時間和空間是不連續的。為了描寫那種非常小的尺度和非常高的能量下的現象，必須把廣義相對論和量子力學融合起來。這是當代物理學家所沉緬的一個研究項目。

但是最近有些專家懷疑在空間尺度的另一端，即很長距離的情況下，愛因斯坦的理論是否也要重寫。這起源於宇宙中所謂“暗物質”的發現。

根據最近很出名的“標準模型”，普通原子只占宇宙物質的百分之五。某種神秘的暗物質，也許是大爆炸留下的基本粒子，占了百分之二十五。而剩下的整整百分之七十，是更神秘的所謂“暗能量” 。

顯然，如果一個理論不能解釋宇宙中的百分之九十五，它不能算做是完全的勝利。
暗物質和暗能量並沒有被直接觀測到。我們能觀測的那小部分宇宙物體卻受它們的引力所影響，從而我們可以推斷它們的存在。所以，有些科學家提出，過去二十年中天文學家發現的只是他們對引力的無知。特別是，五年前人們發現宇宙的膨脹因暗能量的影響而加速，而因此反思過去的定論。

對於暗能量的最簡單的解釋，是愛因斯坦提出的宇宙常數。這是由真空中存在的能量所產生的一種排斥力。人們企圖計算這個能量，得到的結果卻比測量值大了１０６０倍。照那樣的結果，宇宙在形成原子和星系之前就會炸得粉碎了。這使得理論學家們束手無策。

“我想我們已經很糊塗了，我們應該放手修改引力理論。”芝加哥大學的宇宙學家特納博士〔DR。MICHAEL TURNER〕如是說。

於是，物理文獻中出現了很多關於修改引力理論的建議。今年秋天（２００３年），在加州聖塔芭芭拉（SANTA BARBARA）的卡夫里理論物理研究所舉行了宇宙學討論班上。與會者對暗能量的可能解釋方法舉行了投票。在４４人中，２０人選擇了類似於“愛因斯坦是錯的” 這樣的解釋。

有一些修改的提議出自弦論。弦論是以“解釋一切”聞名的理論，聽來象科學幻想一樣。它認為我們的宇宙是在十一維空間中的一個四維膜。

在弦論中，大多數的弦組成自然界中的粒子和力。它們連接在那個膜上，好像是毛毯上的斷線頭。２０００年，紐約大學的得瓦里博士（DR。GIA DVALI），哥巴達茲博士（DR。GREGORY GABADADZE）和泊拉提博士（DR。MASSIMO PORRATI）提出了一個新理論。他們認為，傳播引力的弦在從遙遠的物體沿着膜運行過來時，會漂移原來的軌跡，或泄漏到周圍的超空間之中。這就使得遠方的星系看起來象是在加速離去。

另一個與弦論有關的理論是卡達斯擴張（CARDASSIAN EXPANSION）。這個名稱來自《星際迷航》中的邪惡種族。它是密西根大學的富里斯博士（DR。KATHERINE FREESE）和路易斯博士（DR。MATTHEW LEWIS）想出來的。該理論說，宇宙加速是因為別的膜在拉扯我們所在的膜。富里斯博士說：“我們不需要暗能量也能得到宇宙加速的結果。”

其他理論學家試圖回頭去直接修改廣義相對論。他們注意到當年愛因斯坦在表達他的想法時，選擇了最簡單的方程。然而我們也許需要更複雜的形式。特納博士和他的同事們，芝加哥的卡羅博士（DR。SEAN CARROL）和杜復里博士（DR。VIKRAM DUVVURI）以及西拉科斯（SYRACUSE）的恰頓博士（DR。MARK TRODDEN），採取了這個途徑。他們的結果顯示，當宇宙變得更大而更空時，其擴張會加速。

特納博士說，這也許有點象天方夜譚。但是八十年前，宇宙擴張的理論更象天方夜譚。

這個模型解決了一些問題，但提出了更多。但這類工作仍然值得繼續。卡羅博士如是說。

他還說，“在宇宙到達一百億歲的時候，我們看到了一些有趣的現象。而目前的所有想法都不能被證明是正確的解答。所以我們必須勇於創新。”

【注】這是模仿一句流行的口號：“安全帶不只是一個好點子。而且還是法律。”英文中法律和定律是同一個詞。[譯者注]