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  • 引力产生的原因是什么

    对这个问题的回答分为两部分:一,人类目前是如何描述引力的?二,你为什么对这些描述还不满意?关键是,什么叫做“原因”?

    一,人类目前是如何描述引力的?

    万有引力定律是牛顿提出的。虽然在此以前,也有胡克等人产生了类似的想法,甚至连反比平方律都想到了,但他们的数学水平不够,不能用这个猜想定量地推导出天体的运动,因此只能停留在猜想。而牛顿是真正的天才,为了解决这个问题,发展了一整套微积分的数学方法,这套数学方法的作用远远超过了万有引力定律本身(虽然万有引力定律已经非常重要了),终于定量地推导出了开普勒三定律,还能预测更多现象,所以把这个猜想变成了公认的事实。

    但是牛顿的定律有个缺点,在他自己看来也是个缺点,就是说引力似乎是一种超距作用,一个物体可以瞬间影响远距离的另一个物体。现在我们公认,实际情况是引力的传播也需要时间。一个物体发出大量的引力子,以光速传播,遇到另一个物体时产生引力。太阳跟地球的距离需要光走8分多钟,那么假如太阳突然消失了,我们并不会立刻感觉到这件事,而是会在8分多钟后才发现太阳的引力消失了。这就是广义相对论和量子力学的描述。

    广义相对论预言的引力波已经找到了,为此向雷纳·韦斯(Rainer Weiss)、巴里·巴里什(Barry Clark Barish)和基普·索恩(Kip Stephen Thorne)颁发了2017年的诺贝尔物理学奖。但是引力子还是一个理论设想,没有实验验证。因为按照理论预测,引力子的数量实在是太多了,你几乎无法找到一个单独的引力子。

    2017年12月18日,中国科学技术大学上海研究院的科普论坛“墨子沙龙”,举行了引力波大会,邀请到这三位教授演讲和回答问题。有观众提问,能不能找到引力子,他们的回答就是:估计在我们这一代,你这一代,以至你的下一代,都不能找到单个的引力子。

    墨子沙龙引力波大会

    二,什么叫做“原因”?

    你之所以对目前的理论不满意,是因为你总希望找到一个更深的原因,来解释现有的这些理论。但是,你仔细想想,一旦你找到这样的一个原因,比如说称为A,那么你立刻就会问:A的原因又是什么?

    于是,你又会去寻找A的原因。假设你又找到了,称之为B,难道你会满足吗?不是的,你立刻又会问:B的原因是什么?如此这般,永远没个头。

    所以,科学的本质就是无穷的追问。这意味着,你没法定义某个层次的解释就是终极的原因,同时也意味着,你不应该认为“非终极的原因就不是原因”。真正可行的态度,是了解现有的成果,然后如果你能找到更深的原因,就继续去找,如果不知道去哪里找,就先接受现有的理论。

    最常见的一种民科式症状,是用“不知道原因”把现有的理论一句话抹杀,然后提出一种自以为是的解释。实际上,你能想到的解释,有极大的可能科学界早就考虑过了。如果你想认真研究这个问题,就请先把已有的理论学通。

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