讓時間和空間分家吧！

■ 梅拉里

牛頓對了、愛因斯坦錯了嗎？如果剖開時空的結構，回頭聆聽19世紀對于時間的看法，我們得到的是量子重力論。

過去數十年來，物理學家一直在為量子力學跟重力理論的結合而奮斗，畢竟自然界中其他作用力的身世早已厘清且各就各位，例如電磁力就可以用光子的量子力學運動來描述。但是，若想以量子重力來描述兩個物體間的重力，馬上就會遇到困難：最后計算出來的解都是無限大。現在，美國加州大學伯克利分校的物理學家侯拉瓦認為他發現問題所在了：這一切都跟時間有關。

更確切來說，問題在于愛因斯坦的廣義相對論中空間和時間是如何結合的。眾所周知，愛因斯坦推翻了牛頓系統中絕對的時間觀，并提出時間事實上是另一個維度，和空間緊密結合在一起，所形成的時空結構是會受到物質影響而彎曲變形的。問題在于，在量子力學中，時間仍舊維持著牛頓力學系統中那種超然獨立的角色，是物質演出的舞臺，而不會受到物質出現與否的影響。這兩種時間的概念是不相容的。

侯拉瓦表示，解決方式就是在非常高能量的狀態下，把時間跟空間斷開，一如受量子重力主導的早期宇宙。侯拉瓦說：“我回到牛頓的想法，將時間和空間視為不對等之物。”而在低能量狀態，廣義相對論便會從背景架構中浮現，將時間和空間重新縫合。

侯拉瓦以某些奇特物質改變相態的方式來解釋這種廣義相對論的浮現。舉例來說，這就像低溫液態氦的性質會發生劇烈改變，形成一種不具摩擦力的超流體。他以各種詭異相態轉變的數學來建構他的重力理論，而且到目前為止都還可行，也能符合計算機仿真出的量子重力。

侯拉瓦的理論發表之后，等于為物理界打了一針強心劑。當初就是愛因斯坦預測水星運動的準確度高于牛頓的重力理論，廣義相對論才大獲全勝。侯拉瓦的重力理論也能獲得一樣的成功嗎？目前的答案似乎是肯定的。葡萄牙里斯本大學的羅勃等人，已經運用該理論正確描述出行星的運動。

還有人對侯拉瓦的重力理論做出更大膽的聲明，尤其是用來解釋大爆炸理論中的奇點等宇宙學重大難題，因為物理定律在奇點無法成立。加拿大馬吉爾大學的宇宙學家布蘭登·博格在2009年8月《物理通訊評論D》的文章中表示，如果侯拉瓦的重力理論是正確的，那么宇宙并非如大爆炸般炸開，而是反彈開來的。他說：“充滿物質的宇宙將會收縮到一個很小（但有限的）體積，然后再反彈開來。”根據布蘭登·博格的計算，宇宙反彈所生成的漣漪，跟衛星已偵測到的宇宙微波背景輻射是相符的。他目前正在尋找其中的特征信號，以區隔出反彈理論跟大爆炸理論。

日本東京大學宇宙學家向山信治則表示，侯拉瓦的重力理論還創造出一個“暗物質的幻影”。他在2009年9月的《物理通訊評論D》的文章中解釋，在特定情形中，侯拉瓦的重力會與一般物質交互作用而有所漲落，因此重力會比廣義相對論所預測的稍高。基于這個影響，星系實際包含的物質比能觀測到的要多。此外，韓國國立全北大學的宇宙學家樸武仁認為，能讓宇宙加速膨脹的動力，或許是侯拉瓦的重力，而不是現今所認定的神秘暗能量。樸武仁表示，對宇宙起源最重要的一項解釋，就是空無一物的空間其實有內在的能量去把宇宙往外推。這種內在能量并非來自于廣義相對論，而是從侯拉瓦的重力方程式中自然推導而來的。