引力子到底是什么，它真的存在嗎？要弄清這個問題，必須從四種基本力說起。

如果說，我們理解的世界萬物都是受到某種力的控制，肯定會有許多人不相信。因為這個世界億萬種事物五彩斑斕有動有靜，怎么可能都受力的控制呢？但我們?nèi)粘Ｓ^察到的事物都只是表象，而科學(xué)發(fā)現(xiàn)和研究則是追究事物更深層次的本質(zhì)。迄今為止，科學(xué)發(fā)現(xiàn)我們世界上所有的事物都是受到四種基本力控制，它們就是引力、電磁力、強力、弱力。你信也好，不信也罷，但這就是迄今為止最接近真相的世界本質(zhì)。

當(dāng)然，科學(xué)永遠在路上，科學(xué)發(fā)現(xiàn)和研究只是現(xiàn)階段的真相，隨著人類對世界進一步深入的認識，現(xiàn)在的發(fā)現(xiàn)和理論會被新的理論所取代，這是毋庸置疑的。但不能因為未來可能出現(xiàn)更接近真相的發(fā)現(xiàn)，就否定現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的階段性真相，這才是科學(xué)的態(tài)度。所以，現(xiàn)階段我們的世界就是在四種基本力的控制下運動變化。

這四種基本力作用的距離和層面不一樣。引力是最弱的力，但又是控制距離最遠的力，其影響力無限遠；電磁力比引力強十的三十七次方倍，影響距離同引力一樣也是無限遠；弱力雖然很弱，但強度也是引力十的二十六次方倍，不過影響距離是最短的，短到連電子顯微鏡也看不到，只有十的負十八次方米，影響范圍只在夸克、電子、中微子等基本粒子層面；強力是最強的力，是引力十的三十九次方倍，影響距離也非常短，但比弱力要遠一千倍，即十的負十五次方米，因此影響范圍只在原子內(nèi)部層面，如約束原子核和電子的運動等。

而這些力并不是憑空發(fā)生作用的，每種力都有自己的傳遞媒介，人們把它們稱為傳播子。就像人們在玩球傳遞游戲一樣，每個人之間的交換媒介就是球，傳出球接住球，再傳出再接住，循環(huán)往復(fù)，其本質(zhì)是能量的傳遞。而四種基本力也需要這種媒介，也就是傳播子，才能夠?qū)崿F(xiàn)能量的傳遞。

研究認為，傳遞電磁力的傳播子為光子，傳遞強力的傳播子為膠子，傳遞弱力的傳播子為弱玻色子。這三種力的傳播子已經(jīng)被實驗所證實真實存在。比如傳送電磁作用力的光子，上世紀初就被證明存在。人類正是依靠光子對視網(wǎng)膜的作用，才能夠看到世界上的一切?？梢哉f，沒有光子就相當(dāng)于沒有這個世界的一切。

人們通過對光子的研究，知道了不同能量的光子，具有不同的波長和頻率，因此，這個世界的任何物體都會發(fā)出的電磁輻射，不但有可見光被人眼看到，還有不可見的無限電波、紅外線、紫外線、X射線、γ射線，可以被人類發(fā)明的各種儀器設(shè)備探測到。對光子的深入了解，讓人類前進了一大步。后來，科學(xué)發(fā)現(xiàn)了傳播強力的膠子和傳播弱力的弱玻色子，從而又對物質(zhì)更深層次得微觀層面~量子力學(xué)得研究有所突破，帶動了人類文明一波新的進步，尤其是信息化、智能化的發(fā)展。

既然四種基本力已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了三種力的傳播子，科學(xué)家們推斷，引力能量的傳播子也應(yīng)該存在，這種假定存在的引力傳播子被稱為“引力子”。這就是引力子的由來，也解釋了什么是引力子這個問題。

最早提出引力子假說的是羅伯特·愛因斯坦。早在一九一三年，愛因斯坦在提出了引力場論時認為，引力場是通過引力波傳播，而引力波是通過引力子的能量傳遞才發(fā)生相互作用的。為了尋找到引力子，一百多年來，科學(xué)家們作出了不懈的努力，雖然取得了一些進展，也有的科學(xué)家間接證實了引力子的存在，引力波也在2016年被探測到，但引力子的真實樣貌仍然是無蹤無影，迄今還只能停留在知其有，但不知其所蹤的狀態(tài)，引力子的真實存在并沒有被觀測到。

這不得不說是一個很大的遺憾。上世紀愛因斯坦創(chuàng)立偉大的相對論，量子力學(xué)也蓬勃興起，科學(xué)界就夢想著建立一個大統(tǒng)一理論，愛因斯坦是最早的熱衷者。所謂大統(tǒng)一理論，就是將宏觀和微觀事物的本質(zhì)，也就是主導(dǎo)世界的四種基本作用力，能夠統(tǒng)一到一個籠子里，或者說能夠采用一個最簡潔優(yōu)美的公式，來解釋這四種作用力，也就是解釋整個世界。

這是因為越接近本質(zhì)的真相，道理就可能越簡單。這個世界一直都這樣，就像愛因斯坦發(fā)現(xiàn)的質(zhì)能方程E=MC^2，洞悉了這個世界所有物質(zhì)與能量存在著極簡的等價互換關(guān)系。又比如，要把人類和其他動物區(qū)分既有很復(fù)雜的解釋，也有大道至簡的一句話說明，就是人有思想，是其他動物沒有的，這就是本質(zhì)的區(qū)分?？茖W(xué)家們相信，只要把四種基本力用一個極簡的公式統(tǒng)一起來，大統(tǒng)一理論的夢想就能實現(xiàn)。

現(xiàn)在，四種基本力的傳播子已經(jīng)找到了三種，經(jīng)過科學(xué)家努力，弱力和電磁力兩種力統(tǒng)一到一個框架的理論，上世紀的一九六七年就已經(jīng)被物理學(xué)家溫伯格所完成，溫伯格所預(yù)言的中間玻色子W和Z，在1983年被歐洲核子研究中心找到?，F(xiàn)在，弱、電、強三種力的統(tǒng)一理論也不斷有所進展，只有引力依然獨立于其他三種力以外，現(xiàn)在還毫無頭緒。這和引力子迄今沒有發(fā)現(xiàn)有著密切關(guān)系。沒有找到引力子，就無法真正了解引力傳遞的真相。因此，發(fā)現(xiàn)了引力子，人們對引力的本質(zhì)揭示就更深了一步，就可能得到了大統(tǒng)一理論的鑰匙。

最近，南京大學(xué)傳來好消息，說是找到了引力子的“影子”。這并不是說已經(jīng)找到了引力子，只是不能再說引力子無影無蹤了，只要繼續(xù)追蹤這個影子，引力子本真或許就有可能很快露面了。這當(dāng)然也是對引力子存在的一種間接證實。這個影子是咋回事呢？早在十年前，諾貝爾獎獲得者霍爾丹就預(yù)言，分數(shù)量子霍爾效應(yīng)中可能存在著類似引力子的準粒子激發(fā)，也被稱為“分數(shù)量子霍爾效應(yīng)引力子”。

而南京大學(xué)的實驗，就是證實了這個預(yù)言。嚴格意義上來說就是找到了引力子的某種替身，這種替身并非真實的粒子，而是準粒子的激發(fā)態(tài)，因此才叫“影子”。雖然這次發(fā)現(xiàn)并非真正的引力子，但仍然具有研究價值，甚至可以模擬量子引力理論內(nèi)容。

有關(guān)報道介紹，這種發(fā)現(xiàn)屬于凝聚態(tài)物理范疇，實驗的難度非常大，是在砷化鎵量子阱中發(fā)現(xiàn)的。這種阱里的溫度要非常接近絕對零度，即只有負二百七十三點一四攝氏度，距離絕對零度也就是十毫開爾文。出現(xiàn)這種效應(yīng)，還要達到極強的磁場，即10T，相當(dāng)?shù)厍虼艌龅亩f倍。測量要求也非常高，極低溫度下測量這種極低能量（約70GH在）的準粒子，還要用圓偏振可見光，挑戰(zhàn)了非彈性拉曼散射實驗的極限。

這次實驗數(shù)據(jù)得到的證據(jù)，非常吻合霍爾丹預(yù)言的“分數(shù)量子霍爾效應(yīng)引力子”，因此實驗的成功具有重大意義。這個成果，也證明了楊振寧一再推崇的凝聚態(tài)物理研究潛力很大，發(fā)現(xiàn)新粒子的能力可以與歐洲大型強子對撞機相媲美。

好了，再說下去就越來越深奧晦澀了，我自己也是似懂非懂，就不展開說了。總之一句話，引力子的發(fā)現(xiàn)非常非常重要，一旦發(fā)現(xiàn)可能讓世界科學(xué)大大推進一步，有人甚至把它提升到可以掌握與外星人溝通的工具的高度。而南京大學(xué)的這次發(fā)現(xiàn)，雖然是個好消息，但距離找到真正的引力子，還有很長的路要走。

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來源: 時空通訊