引力的秘密

20世紀與萬有引力相關的兩大科學發現之一是，1967年劍橋大學的女碩士研究生貝爾，與其導師休伊特發現一顆脈沖雙星。他們通過對這對脈沖雙星的運動周期的精確測定證實，與愛因斯坦的廣義相對論所預言的結果一致，這對脈沖雙星的運動周期的變慢速度與基于廣義相對論計算的引力輻射是一致的。

在經典物理學框架內，貝爾與休伊特的觀測結果直接支持了愛因斯坦1916年發表的關于引力場理論的廣義相對論，但是，引力的本質是什么，仍然是未知的。

到了20世紀80年代，理論物理學家們認識到，要想真正揭示引力的本質，必須將引力場量子化，即將引力理論與普朗克提出的量子理論融合。在這種設想之下，理論物理學家提出了近10種將引力量子化的理論，其中最引人注目的是美國加州大學的青年理論物理學家愛德華·威騰提出的“宇宙弦理論”。該理論用“弦”的概念替代通常的“粒子”概念，將粒子之間的相互作用用弦的振動描述，在此基礎上。將引力的本質描述成“弦”的振動態。

雖然威騰的理論從物理學家角度看是一個很合理的理論，但是，要想在實驗上觀測到“弦”在目前看來根本不可能。因為在威騰的理論中“弦”的幾何尺度只有10米～30米的尺度，近似所謂的“普朗克尺度”，所以到了20世紀末，理論物理學家們幾乎失望地又回到老路上，引力是否可以量子化的難題仍然如故。

俗話講．“柳暗花明又一村”，雖然引力量子化的各種努力目前看來仍然是徒勞的，但進入20世紀90年代，天文學的觀測發現為人類重新認識引力打開了一扇大門。這就是繼貝爾和休伊特的發現之后的可稱上20世紀關于萬有引力的第二大發現——宇宙暗物質與暗能量的存在。

由于暗物質是目前采用光學與射電天文望遠鏡都無法直接測知的物質，這里自然使物理學家們聯想到，這類物質是不和電磁相互作用的傳播載體——光子相互作用的。而我們知道，通常情況下光子是直接與物質發生相互作用。暗物質的這種奇特性質自然使物理學家們相信物質與光子的作用方式還有未知的特性，這些未知預示著引力相互作用與電磁相互作用在宇宙中某種神秘的尚未知的聯系，這就為人類在大尺度上設想將引力與電磁力的統一提供了一個認識的入口。

進入21世紀，新的天文觀測逐步證實，暗物質在宇宙中普遍存在。同時，又發現了與暗物質相伴的宇宙暗能量約占宇宙總質量超過70％，也就是說，我們可視的宇宙中的物質只有不到30％，其余大部分是暗物質。

美國航空航天局已將探測宇宙暗物質列入議事日程，預計2008年后5年內將會發射宇宙探測器到太空去探測暗物質，一旦人類找到暗物質為什么不與光子相互作用的實驗證據，則人類離揭開引力之謎就為期不遠了。