万有引力的本质究竟是时空扭曲还是引力子交换?

“牛顿被熟透了的苹果砸中脑袋,而后悟出了万有引力定律”,这个故事其实和“爱因斯坦小时候数学不好”一样都是后人出于趣味性而杜撰出来的

       虽然在英国林肯郡伍尔索普村牛顿老家外面确实有一颗苹果树,但牛顿的“万有引力”思想却绝不是来源于苹果,确切的说万有引力思想来源于牛顿对前人以及同行的工作总结和自己的思考。

在1687年首次出版的《自然哲学的数学原理》一书中牛顿系统阐述了自己从数学以及实验角度总结出的力学三定律以及万有引力定律,可以说大到天体运行小到细胞分裂无不遵循这伟大的三定律以及万有引力定律。

然而可叹的是牛顿虽然总结出了引力是“万有”的,但他却并没有搞清楚引力的产生机制,换句话说就是牛顿会利用引力定律解决问题但不清楚引力的本质。(这为几个世纪后爱因斯坦广义相对论的诞生埋下了伏笔)

19世纪末到20世纪初物理学用几个世纪以来的蓬勃发展彻底改变了人类文明的面貌,但居功至伟的物理学家们此时却感到十分“吃力”,因为他们发现“好用”了几个世纪的牛顿万有引力定律正在逐渐偏离实际(水星近日点摄动问题就是万有引力定律的“死穴”之一)

1916年德国人爱因斯坦有感于万有引力定律在解决新物理问题时的“力不从心”而创立了广义相对论

它是目前唯二描述了“引力产生机制”的理论(另一个是量子力学),在广义相对论中有质量的天体会扭曲周围时空,而时空的扭曲会使得质量小的天体向质量大的天体跌落,这种“跌落”便是引力产生的根源。

虽然在量子力学看来引力是由“引力子”交换产生的,但由于物理学家们从来没找到过引力子,因此主流物理学家们还是倾向于把“质量扭曲时空产生的几何跌落现象”作为引力的产生机制和本质。