錢維宏

? 北京大學(xué)物理學(xué)院

在浩瀚無垠的宇宙之中，萬有引力宛如一位神秘而強(qiáng)大的主宰，操控著天體的運(yùn)行、星系的演化，乃至我們?nèi)粘Ｉ钪械闹T多現(xiàn)象。它既無形又無處不在，自牛頓首次以簡(jiǎn)潔的公式揭示其基本規(guī)律以來，人類對(duì)萬有引力本質(zhì)的探索便從未停歇，從廣義相對(duì)論到正交碰撞理論，每一步都凝聚著科學(xué)家們對(duì)宇宙真理的不懈追尋。

愛因斯坦的廣義相對(duì)論，如同一座巍峨的理論高峰，徹底改變了我們對(duì)引力的認(rèn)知。在牛頓的引力理論中，引力被視作一種超距作用力，兩個(gè)物體之間無需任何介質(zhì)，便能瞬間相互吸引。然而，這種觀點(diǎn)在物理學(xué)家眼中始終存在諸多難以自圓其說之處。愛因斯坦以他那非凡的智慧和深刻的洞察力，提出了一個(gè)全新的視角：引力并非一種力，而是物體在彎曲的時(shí)空中沿著測(cè)地線運(yùn)動(dòng)的自然結(jié)果。

在廣義相對(duì)論的宇宙圖景中，時(shí)空不再是一個(gè)僵硬、不變的舞臺(tái)，而是具有彈性的存在。當(dāng)一個(gè)具有質(zhì)量的物體置于其中，時(shí)空便會(huì)被其彎曲，彎曲的程度取決于物體的質(zhì)量大小。想象一下，將一顆沉重的鉛球放在一張柔軟的橡膠膜上，橡膠膜會(huì)在鉛球的重壓下凹陷變形。同樣，地球這樣的天體在宇宙的時(shí)空中也造成了類似的彎曲。而其他物體在地球周圍的運(yùn)動(dòng)，如月球，就如同在彎曲的橡膠膜上滾動(dòng)的小球，沿著彎曲的軌跡前行，這種軌跡便是測(cè)地線。從這個(gè)角度來說，地球?qū)χ車矬w的引力，實(shí)際上是由于地球使時(shí)空彎曲，引導(dǎo)物體沿著特定的路徑運(yùn)動(dòng)，而非傳統(tǒng)意義上的“拉扯”。

廣義相對(duì)論的這一理論框架，不僅在理論上具有極高的美感，更在諸多實(shí)驗(yàn)和觀測(cè)中得到了驗(yàn)證。水星近日點(diǎn)的進(jìn)動(dòng)、引力紅移等現(xiàn)象，都為廣義相對(duì)論提供了有力的證據(jù)。這些現(xiàn)象在牛頓引力理論下難以得到準(zhǔn)確解釋，而廣義相對(duì)論卻能以簡(jiǎn)潔而優(yōu)雅的方式將其納入其中，展現(xiàn)出強(qiáng)大的理論威力。

然而，科學(xué)探索的道路永無止境，盡管廣義相對(duì)論取得了巨大的成功，但科學(xué)家們并未滿足于此。在對(duì)引力本質(zhì)的進(jìn)一步思考中，正交碰撞理論逐漸嶄露頭角。正交碰撞理論試圖從微觀粒子的相互作用角度來解釋引力現(xiàn)象。它認(rèn)為，宇宙中存在著大量的微觀粒子，這些粒子以極高的速度在空間中加速運(yùn)動(dòng)，并且不斷地與其他粒子發(fā)生正交碰撞。

正交碰撞理論認(rèn)為，兩個(gè)舊粒子以它們的兩個(gè)質(zhì)量力加速碰撞會(huì)產(chǎn)生新物態(tài)和新能量，表現(xiàn)出大量的具有加速運(yùn)動(dòng)的新粒子。碰撞形成的新物態(tài)能量密度與兩個(gè)舊粒子的碰撞角有關(guān)。如果舊粒子之間是迎面碰撞，那么新物態(tài)的能量密度為零。只有它們之間的碰撞角是直角時(shí)，新物態(tài)的能量密度才最大。其他夾角的粒子加速碰撞，它們的能量密度小于這個(gè)最大值。

這種理論試圖將引力與微觀粒子的運(yùn)動(dòng)聯(lián)系起來，為引力的本質(zhì)提供了一種全新的微觀解釋。正交碰撞理論的提出，為我們理解引力開辟了一條新的思路。它強(qiáng)調(diào)了微觀粒子碰撞在引力產(chǎn)生過程中的作用，這與現(xiàn)代物理學(xué)中對(duì)物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)的深入研究相契合。在量子力學(xué)的框架下，我們已經(jīng)認(rèn)識(shí)到微觀粒子的相互作用是構(gòu)成宏觀世界的基礎(chǔ)。正交碰撞理論或許能夠?yàn)槲覀兇罱ㄆ鹨蛔鶚蛄海瑢⒁ΜF(xiàn)象與量子力學(xué)中的微觀粒子行為有機(jī)地結(jié)合起來，從而在更深層次上揭示引力的本質(zhì)。

從廣義相對(duì)論到正交碰撞理論，我們看到了人類對(duì)萬有引力本質(zhì)認(rèn)識(shí)的不斷深化和拓展。廣義相對(duì)論以其宏大的時(shí)空觀和對(duì)引力的幾何化解釋，為我們描繪了一個(gè)充滿彎曲與流動(dòng)的宇宙圖景；而正交碰撞理論則從微觀粒子的碰撞角度出發(fā)，試圖為引力找到更基本的物理機(jī)制。這兩種理論雖然在視角和方法上存在差異，但它們都反映了科學(xué)家們對(duì)宇宙真理的執(zhí)著追求和對(duì)未知世界的勇敢探索。

然而，引力的本質(zhì)或許遠(yuǎn)比我們目前所理解的更為復(fù)雜和深邃。從宇宙的起源角度來看，正交碰撞理論還為我們提供了一個(gè)全新的視角來理解宇宙大爆炸以及引力的起源。在宇宙大爆炸之前，存在著兩個(gè)物質(zhì)，它們以質(zhì)量加速度的形式發(fā)生了正交碰撞。這是一次極為特殊的碰撞，是兩個(gè)舊矢量的正交碰撞形成了新矢量。碰撞的結(jié)果是舊物質(zhì)轉(zhuǎn)化為大量新粒子及其新能量，而這些新粒子是加速度膨脹的。這種加速度膨脹正是現(xiàn)在天文觀測(cè)到的宇宙大爆炸仍然在持續(xù)的痕跡。從這個(gè)意義上來說，萬有引力或許就是宇宙大爆炸后留下的膨脹力。引力只是站在人類主觀世界觀上對(duì)這種自然現(xiàn)象的描述，牛頓的引力理論是對(duì)引力的統(tǒng)計(jì)數(shù)學(xué)描述，而愛因斯坦的廣義相對(duì)論則是對(duì)引力的幾何數(shù)學(xué)描述。它們都在不同的歷史時(shí)期和理論框架下，為我們理解引力提供了重要的工具和視角。

牛頓的引力理論在經(jīng)典力學(xué)的框架下，以簡(jiǎn)潔的公式描述了物體之間的引力關(guān)系，為天體力學(xué)的發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。它能夠準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)行星的運(yùn)動(dòng)軌跡、近似地描述潮汐現(xiàn)象等，對(duì)于人類在宏觀尺度上理解引力起到了至關(guān)重要的作用。然而，隨著科學(xué)的發(fā)展，人們逐漸發(fā)現(xiàn)牛頓引力理論在一些極端情況下面臨著挑戰(zhàn)，例如在高速運(yùn)動(dòng)的情況下，其預(yù)測(cè)與實(shí)驗(yàn)觀測(cè)結(jié)果存在偏差。這促使愛因斯坦提出了廣義相對(duì)論，從時(shí)空彎曲的角度重新詮釋了引力。廣義相對(duì)論不僅在理論上更加深刻和優(yōu)美，而且在諸多現(xiàn)代物理現(xiàn)象的解釋中展現(xiàn)出了強(qiáng)大的優(yōu)勢(shì)。

而正交碰撞理論則為我們提供了一種全新的視角，它試圖從微觀粒子的碰撞和能量轉(zhuǎn)化角度來解釋引力的起源和本質(zhì)。這種理論認(rèn)為，宇宙大爆炸之前的那次正交碰撞是引力產(chǎn)生的根本原因，而引力的本質(zhì)是宇宙大爆炸后留下的膨脹力。大爆炸后有趨向目標(biāo)太陽中心、地球中心和月球中心的分股加速度運(yùn)動(dòng)新粒子。這些分股加速度運(yùn)動(dòng)的粒子群匯聚形成了太陽、地球和月球。這一觀點(diǎn)為我們理解引力的本質(zhì)是膨脹力的本質(zhì)提供了一種全新的思路，它將引力與宇宙的起源和演化緊密聯(lián)系在一起，為我們探索宇宙的奧秘提供了一個(gè)全新的方向。

從牛頓的引力理論到愛因斯坦的廣義相對(duì)論，再到正交碰撞理論，我們看到了人類對(duì)萬有引力本質(zhì)認(rèn)識(shí)的不斷深化和拓展。每一種理論都在其特定的歷史時(shí)期和理論框架下發(fā)揮了重要的作用，為我們理解引力提供了寶貴的視角和工具。然而，引力的本質(zhì)仍然充滿了未知和挑戰(zhàn)，我們需要不斷地探索和創(chuàng)新，以期在未來的某一天能夠真正揭開引力的神秘面紗，揭示宇宙最深處的奧秘。

無論最終的答案是什么，這一探索過程本身就是人類智慧的閃耀，是對(duì)宇宙真理的不懈追問，也是我們對(duì)自身在宇宙中位置的深刻思考。引力，這個(gè)宇宙中最基本、最神秘的力量，將繼續(xù)引領(lǐng)我們踏上一段又一段奇妙的科學(xué)之旅，在探索中不斷發(fā)現(xiàn)新的真理，感受宇宙的無盡魅力。


來源: 錢維宏