為何科學家對引力產生的原因沒有詳細解釋

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Maksim

自1687年牛頓《論自然哲學的數學原理》（以下簡稱《原理》）問世以來，人類對引力的認識依然貧乏。

如今，引力的實質問題是進一步發展航天事業必須解開的一個難題。《原理》一書記載了牛頓一段意味深長的話，“迄今為止，我只是用引力來解釋月球繞地球的運動以及潮汐現象，對於引力的本質我不想說什麼，引力是客觀存在的，這就足夠了。”

回顧人類認識引力的漫長曆程，便知為何引力是被最早發現卻又是最難被認識的一種相互作用了。18-19世紀中葉是機械學觀念流行的時代，也許是基於對蒸汽機中蒸氣可以推動活塞運動的認識，法國科學家拉普拉斯試圖從純粹機械學的觀點給引力以說明，他認為，引力的本質是由於存在一些宇宙旋渦，正是這種旋渦的存在推動了天體的運動。但是，隨著人類在19世紀中葉對電磁現象的深入認識，拉普拉斯的“旋渦”觀點被淡忘了。

在引力理論和實驗中，20世紀初奧地利科學家厄布曾得出許多至今仍讓人們將信將疑的結論。厄布認為，引力和構成物質的元素有關，即不同的物質引力常數不同。近年來，在對引力的量子化研究中得到的一些理論推論似乎支持這一觀點，但始終無法進行有力的實驗予以證實。量子力學則認為，引力是由於兩個粒子交換引力子導致的。

20世紀70-80年代是現代引力理論研究的一個高潮時期，以霍金為先驅的一大批物理學家開展了大量對引力理論的研究和實驗工作。其中以宇宙大爆炸理論最為誘人，使科學家和科學愛好者們傾心一時。

但是，隨後在大口徑光學望遠鏡相繼運行以及很多觀測結果的發表卻為現代引力理論蒙上了一層陰影。

牛頓在《原理》一書中陳述萬有引力定律，“宇宙中每個質點都以一種力吸引其他各個質點。這種力與各質點的質量的乘積成正比，與它們之間距離的平方成反比。”20世紀電磁現象被發現時，不少科學家試圖從庫侖公式和牛頓引力公式的簡單類比在實驗上發現引力和電磁力的統一可能，但最終，所有這些努力都失敗了。

由此可見，試圖靠直覺的實驗方法發現物理規律已不可行，特別是進入20世紀，幾乎每一項重大的物理學發現都是理論先於實驗，即在理論模型所預言可能出現某些實驗現象時才著手設計相關的驗證實驗。

基於這一認識，對引力的現代研究探索都是理論先於實驗，有時甚至理論走得很遠，超過了實驗能力所及。一旦實驗結果與理論出入較大時，科學家們又傾向於尋找新的理論加以解釋。

牛頓萬有引力將引力視為由質量引起的一種基本力。然而，在愛因斯坦的理論中引力已經不是一種基本力了，僅僅是時空結構發生彎曲後的表現而已。

一般性認知中，引力是太陽和地球等天體之所以存在的原因。沒有引力，天體將無法相互吸引形成天體系統，生命形式也將不會出現。然而，廣義相對論卻認為，構成天體系統的主要原因並不是引力，而是質量所引起的時空扭曲。

就此而言，人類對引力的認識還有很長的路要走。