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关于 Ben Owen 博士

问:引力子是否存在?如果存在的话,为什么还从来没有探测到过?引力子如何与爱因斯坦的引力理论(引力实际上是时空结构的扭曲)相结合?
——由来自美国的 Nick 提交

答:首先,什么是引力子?

微观上来看,宇宙中其它的基本力都是通过交换“载体”粒子来作用的。光子是电磁波的载体。从微观上讲,随着在你衣物上的静电其实就是你的衣物在来回地投掷光子。刚晾干的袜子上就包含了大量的光子,但如果要检测单个的光子,就需要更精细的实验了。弱核力的载体是 W 和 Z 玻色子,因为它们有质量以至于难以在加速器中产生出来,人们最近才探测到。强核力的载体是胶子,目前还没有直接探测到,而且由于它们组合的方式,也许永远也不能探测到。但如果粒子组合在一起的方式和你所期待的胶子组合的方法相同,这也就是对胶子存在的有力的间接证明。

既然其它的力都是通过交换载体粒子来作用,我们假设引力也是如此并且称其载体为引力子。从引力的宏观属性,你可以推算出引力子的大致情况。比如,由于引力的作用范围是无限的,那引力子应该是无质量的。它不会像胶子那样组合,因此理论上它也是可以探测到的。

不过实际上,人们要探测到引力子将需要很长的时间。因为引力是基本力中最弱的一种力,需要大量的引力子才能产生任何可观察的效应。如果说引力在你的生活中都是拉后腿的可能有些奇怪,但微观上看确实如此。任何两个电子由于电荷作用被互相推开的程度要远远大于它们被引力拉到一块的程度。因此如果要探测引力子,其数量必须非常之大,这样累积的效应才会盖过微观的效应,而这也将证明微观粒子的存在。

至于引力子和爱因斯坦理论中的关系,有人认为引力子本身也是当你以特定方式调节宇宙的时空结构时所展现出来的一种累积效应。不过如何将量子力学(这就包括了与载体粒子相关的理论)与广义相对论结合起来仍然是一个悬而末决的问题。

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