四大作用才是宇宙的規則
首先,「萬物的秩序規則」並不是只有引力說了算。畢竟,在宇宙中存在四種作用力:強相互作用,弱相互作用,電磁相互作用,引力。
其中強相互作用、弱相互作用、電磁相互作用的存在,保證了物質的存在,說白了,它們就是粘合劑,把基本粒子粘合起來,這才構成了物質。為此,科學家構建了粒子物理標準模型。其中費米子就是基本粒子,而玻色子則是傳遞這三種作用的粒子。
強相互作用和弱相互作用確保了,原子核的形成,膠子傳遞的強相互作用束縛住夸克在質子和中子等強子中,介子傳遞的強相互作用束縛住質子和中子在原子核中。弱相互作用確保了電子不會墜入到原子核中。電磁相互作用則是確保了原子之間可以相互獨立,不至於太近,同時也不至於太遠。
也就是說,沒了這三種作用力,宇宙中的物質也不會存在。因此,更合理的說法應該是,四種相互作用才是「萬物的秩序規則」。
引力
關於「引力」的解釋,歷來說法有很多,而且引力至今也是科學家在思考和研究的對象。我們可以先簡單描述一下引力的作用,如果從宇宙的大尺度上來看,引力是星系的粘合劑,如果沒有它們,宇宙中的物質會成一盤散沙。
正是因為引力有趨勢物質相互靠近的作用。因此,它可以把宇宙中的一些距離相近的物質聚合到一起。大部分的星系就是由物質和暗物質提供的引力而聚集起來的。而太陽系,則是依靠著太陽的引力將8大行星、小行星等天體束縛在太陽系的勢力範圍內。
關於引力的解釋,每個時代都不太一樣,古希臘時代,亞里斯多德就提出過一套。後來,牛頓也提出過一套,也就是萬有引力定律。他認為引力是一種超距作用,說白了就是,如果太陽消失了,那所有在太陽系內的天體都會沿著軌道的切線方向飛出去。
不過,總體來說,大家對於「超距作用」並不是很認同。
後來,有兩個理論都試圖解釋引力,一個是粒子物理標準模型,也就是剛才說到的統一了除了引力之外的三種作用的理論模型。這套理論,說白了就是依靠「粒子」、「場」的概念來解釋這三種作用。因此,解釋引力也勢必要用到這些。
於是,科學家就假設了「引力子」的存在。但是很多問題不能光是拍腦袋來決定的,首先是要找到這種粒子,其次理論要能和實際相匹配。但是,這個「引力子」的相關理論,不但找到它的存在,並且這個引力理論和實際的情況誤差很大很大,因此,目前這個「引力子」理論並不是解釋「引力」的主流理論。它的準確程度和牛頓的萬有引力定律都完全沒法比。
廣義相對論
另外一個解釋引力本質的是愛因斯坦的廣義相對論。在廣義相對論當中,引力的本質是時空的扭曲。
就拿太陽系來說,太陽壓彎了周圍的時空,地球是沿著「時空」的「直線」(也被叫做測地線)在運動。如果從二維上來看,就是下面這樣:
所以,科學家惠勒曾經概括過廣義相對論,他是這麼說的:
物質告訴時空怎麼彎曲。時空告訴物質怎麼運動。
那這套理論和牛頓的萬有引力比起來呢?
實際上,廣義相對論是目前對引力本質的解釋最為主流的理論,這就在於它特別的準確,比牛頓的萬有引力還要準。科學家愛丁頓就曾經帶隊去驗證廣義相對論預言的光線在強引力場下的偏折情況,結果是愛因斯坦預言結果遠比牛頓的萬有引力計算出來的好。
不僅如此,還有很多實驗都證明了廣義相對論的準確性,而且廣義相對論還預言了引力波,黑洞存在。
正是基於這些證據和預言,廣義相對論才成為了目前解釋引力的主流理論。