未解之謎 愛因斯坦引力理論 科學界提異議

宇宙膨脹的速度越來越快，「暗能量」是這種膨脹背後的力量，對愛因斯坦的引力理論提出挑戰。（AFP/NASA）

隨著量子物理學研究的進展，以及科學家們對黑洞、暗物質、暗能量等宇宙現象有了更多的發現，當前的引力理論越來越難以解釋這些新的發現。九名科學家陸續對當前引力理論提出質疑，並找尋替代理論。

文 _ Tara MacIsaac      譯 _ 李洗塵

1. 布朗（Thomas Townsend Brown）
反引力器？

物理學家布朗（1905至1985年）曾在美國海軍和國防部進行研究工作，後來擔任飛機製造業的顧問。

他發明了一個機器，專利名為「反引力器」。他說該機器可以對抗引力。到今天，一些科學家也同樣這麼認為。在高電壓的影響下，這個機器移動的方向違背了人們認為引力作用下應該移動的方向。

托馬斯．湯森布朗的「反引力器」運作方式，任何物理學定律都無法解釋。1955年或1956年資料照。

布朗在他的專利申請中說，該機器以一種靜止的方式與宇宙的其餘部分發生聯繫而運作。這違反了愛因斯坦的狹義相對論，即無論選擇怎樣的參考點，力的作用都是相同的。反引力器也違反了牛頓的力學第三定律，即每一個力應該產生一個大小相等、方向相反的反作用力。

1930年，愛德華．蒂斯（Edward Deeds）寫道：「我派一些科學家查看了反引力器，他們都極為驚訝，坦白的說，他們看到的反引力器的運作方式，是他們所知道的任何物理學定律都絕對無法解釋的。」

有人說，反引力器的移動是離子風造成的，也就是電離粒子產生了推力。但科學家拉維奧萊特（Paul A. LaViolette）並不認同離子風這個解釋。

拉維奧萊特在他的著作《反引力器推力的祕密》中寫道：「推力測量表明，要推動反引力器的圓盤，需要的推力比離子風能產生的力大近一億倍。」

2. 拉維奧萊特（Paul A. LaViolette）
政府祕密建造反引力飛機？

拉維奧萊特在波特蘭州立大學獲得了博士學位，現為跨學科研究機構星爆基金會的總裁。他在一本書中指出：「過去的幾十年中，美國和其他一些國家在高度保密的狀態下研究了反引力飛機。這種技術可以把飛行器放在反物質能量束上。該技術屬於被稱為電子引力學的一種不為人知的領域。」

拉維奧萊特追溯了這一領域，從19世紀的尼古拉特斯拉到20世紀的布朗。拉維奧萊特解釋說，布朗的理論把靜電場和引力場進行了結合。

拉維奧萊特寫道，這一領域不為人知，「是因為無論是傳統的靜電學還是廣義相對論，都無法預測這種現象。」他接著討論說，通過電荷極性的作用，引力既可成為拉力也可成為推力。

3. 美國航天局對暗能量的研究

科學家知道，宇宙膨脹的速度越來越快。他們說，「暗能量」是這種膨脹背後的力量。他們不知道「暗能量」到底是什麼，但它可能對愛因斯坦的引力理論提出挑戰。

NASA的一篇描述暗能量的論文說，一種可能性是「愛因斯坦的引力理論不正確」。該論文寫道：「這（引力）不僅會影響到宇宙的膨脹，它也將影響星系和星系團正常物質的運動方式。這個事實將提供一種方法，來判斷對暗能量問題的解釋能否成為一種新的引力理論：我們可以觀察到，星系群中的星系是如何聚到一起的。然而，如果真的需要一種新的引力理論去解釋這個現象，這會是什麼樣的理論？」

4. 弗拉敦（Tom Van Flandern）
引力速度的問題

弗拉敦（1940至2009年）於1969年在耶魯大學獲得天文學博士學位。他並沒有完全否定廣義相對論，但他認為該理論有問題。他於1998年在《物理學快報》上發表文章指出，愛因斯坦的理論「並沒有錯，但是不完整」。

他對引力速度的理解提出質疑。他解釋說，牛頓認為，萬有引力的速度是無限的，但廣義相對論認為，引力的速度和光的速度一樣。弗拉敦說，學術界往往忽視這個衝突。

他寫道：「在很多地方都出現同樣的矛盾。為什麼來自太陽的光子，其運動的軌跡，並不平行於地球與太陽之間引力加速度的方向？為什麼全日食達到全食的時間，比太陽和月球的引力對齊的時間提前了約40秒？黑洞的逃逸速度大於光速，因此能夠吞噬一切，那它怎麼能有引力呢？」他提出了一種新的方式來理解引力速度。

5. 坎特雷爾（William H. Cantrell）
愛因斯坦使用了循環邏輯

坎特雷爾博士是麻省理工學院林肯實驗室的技術人員，曾兼任得克薩斯大學電氣工程部門的助理教授。坎特雷爾說，人們認為愛因斯坦的理論很成功，比如用在了原子彈核裂變上。但實際上，不遵循他的相對論理論，原子彈同樣可以爆炸。

他說：「毫無疑問，相對論在20世紀對物理學產生了深遠影響。愛因斯坦的理論曾獲得了一系列輝煌的成就。儘管如此，很多科學家們對此理論完全否定，還有更多的科學家，雖然無法提出新的理論，但很厭惡相對論。」

「這源於愛因斯坦對洛倫茲和龐加萊數學理論的借用，這讓他可以修改長度和時間的測量，同時強制定義光速是恆定的。」

「如果基於事實，能提出一個明確的替代理論，絕大部分理性的學者都會選擇新的理論。但是，為什麼要質疑這個被認為成功的理論？有兩個很好的理由，第一，我們要真正理解和描述大自然的運行機制；第二，在消除無意間設置的路障後，我們要實現新的突破。」

坎特雷爾認為愛因斯坦的理論是循環邏輯，由於其自身的設計而不能被實驗推翻，但卻無法真正理解大自然的運行機制。圖為愛因斯坦相對論手稿在以色列展出。（AFP）

坎特雷爾和其他科學家說，愛因斯坦的理論是循環邏輯。他用一個比喻說明了這一點。他說，人們可以推測，「天上還有一個月亮，它由特殊的綠色奶酪構成，但卻是完全透明的。」

「顯然，這是無稽之談，但由於其自身的設計，該描述不能被實驗推翻。當談到愛因斯坦的相對論時，我們發現自己處於類似的困境。」

6. 桑蒂利（Ruggero Maria Santilli）
相對論和量子電動力學發生衝突

魯傑羅桑蒂利曾就讀於意大利那不勒斯大學（University of Naples）和都靈大學（University of Turin）。在創立基礎研究所之前，他在哈佛大學作過訪問學者。桑蒂利提出，愛因斯坦的廣義相對論理論和目前科學發現之間有九處不一致。有些不一致對引力的通常理解提出了質疑。

其中一個矛盾是，愛因斯坦的引力理論與量子電動力學有難以解決的衝突。2006年，桑蒂利在一篇論文中指出，「我們都知道，量子電動力學是科學史上一種經過實驗驗證的最可靠的理論。然而，顯而易見的是，很多人假設愛因斯坦的引力理論有著最終和普遍的特徵，這是不科學的。」

桑蒂利的論文發表在《伽利略電動力學》雜誌上。該雜誌由彼得．貝克曼（Petr Beckmann）博士創辦，1987年，他在《愛因斯坦加二》這本書中重新詮釋了相對論。

該雜誌出版的論文，對愛因斯坦的廣義和狹義相對論提出了挑戰。其編輯政策規定：「該刊尤其歡迎探討愛因斯坦的理論過於複雜的文章，只在物理學中一個狹窄的領域被證實，導致了邏輯矛盾……」

7. 波金斯基（Joseph Polchinski）
對假設提出質疑

波金斯基是加州大學聖巴巴拉分校理論物理研究所的物理學家，他對黑洞有關的引力有自己的看法。愛因斯坦的理論說，黑洞具有極強的引力。

著名科學家霍金（Stephen Hawking）在20世紀70年代說，物質可能從黑洞中逃逸出來，這就成了一個悖論。

今年2月，霍金提出了一些關於黑洞新理論，波金斯基對此表示：「理論中出現錯誤，這不是什麼大事。但是，我們之前相信的一些關於量子力學和引力的假設是錯誤的，我們正試圖找出到底是怎麼回事。」他說：「我們感到困惑，但我們希望通過解決這個困惑，變得成熟並獲得進展。」

8. 韋爾蘭德（Eric Verlinde）
引力的「翹頭髮」理論

韋爾蘭德教授是一位物理學教授，在阿姆斯特丹大學理論物理研究所工作。他認為，引力是熱力學定律的結果，受到諸如溫度、壓力和物質成分等因素的影響。我們認為的引力現象，比如蘋果從樹上落下，源於物質世界有走向最大限度混亂度的傾向。

2010年《紐約時報》的一篇文章將其形容為引力的「翹頭髮」的理論。由於高溫和潮濕，頭髮會變得卷曲，因為讓頭髮變卷曲方式比讓頭髮變平直的方式多。物質世界喜歡不同的選項。根據韋爾蘭德的理論，不同對象在空間上位置的排序，也是由於類似的機理。

韋爾蘭德博士告訴《紐約時報》：「我們早已知道，引力根本不存在。現在是大聲說出來的時候了。」

9. 瑪達茨那（Juan Maldacena）
愛因斯坦的理論應被量子力學代替

理論物理學家瑪達茨那現在新澤西州普林斯頓高等研究院工作。1997年，他發展了一個觀點，即宇宙是由非常細的、振動的弦構成的。簡單地說，這些弦產生了引力。由這種弦構成的世界可理解為是一個較低維的宇宙的投射全息圖。這個低維宇宙簡單、平坦，沒有引力。

瑪達茨那在受訪時說：「我們認為，廣義相對論或愛因斯坦的理論應該被一些量子力學所取代。當你遇到一些問題，例如宇宙大爆炸的開始時刻，以及黑洞的內部結構，這就要在一個非常小的區域考慮坍塌的時空，這無法用傳統的時空概念來描述。而量子力學可以做到這一點。建立弦理論，就是用來描述量子力學下的時空概念。」◇