地球是圓的,我們每個人相對於地球另一端的人來說都是倒掛在地球上。這對古人來說是難於理解的;但對現代人來說卻是很正常的。因為牛頓萬有引力定律告訴我們來自地心的引力,吸住了地球上的任何有品質的物體而不可逃脫。
這個根深蒂固的科學概念已經深入幾乎每個人的心中,而不可改變。地球重力G已經進入包括科學研究、工程建設、環境維護等廣泛的計算領域。沒有人會對此產生任何疑義。
而愛因斯坦的相對論進一步地闡明,任何有品質的物質之間都會產生引力,大品質天體的引力甚至能造成周圍時空的扭曲。它的中心思想就是時空不是靜止和一塵不變的,在引力的作用下,時空就如同巨大的軟體動物一樣,可以壓縮;也可以扭曲。
然而最根本的問題是:大品質引力是不是真的是時空扭曲的始作俑者呢?
環圈量子引力理論的研究者越來越發現,大品質的天體並沒有產生吸引力的物理機制。時空也並不像相對論中描述的那樣:儘管運動扭曲,但卻是一個整體;儘管彎曲不平滑,但卻是連續的。
而量子物理學家通過計算得出的核心結論是:空間是不連續的,不可被無窮分割。而是由碎片化的空間量子構成,空間量子極其微小,只有原子核千萬億分之一的大小,也就是普朗克尺度。
這些空間量子的運動是無序和混亂的,或者說是概率的。它們就像啤酒的泡沫一樣,此起彼伏,漲落不停。因此物理學家也把它們形象的稱為"量子泡沫”。
量子泡沫極其微小而且不可確定,顯然是不可能直接觀察到的,那麼怎麼確定量子泡沫的存在呢?最偉大的證據之一就是荷蘭物理學家亨德里克·卡西米爾和德克·波爾德在1947預測的"卡西米爾效應″。
他們推斷如果量子泡沫是真實的,那麼粒子應該存在於太空中的任何地方。此外由於粒子也具有波動性質,所以應該到處都有"波浪”。他們想象的是有兩塊平行的金屬板,彼此靠近,量子泡沫既存在於板塊之間,也存在於它們的外部。但是由於板塊彼此靠近,只有短波可以存在於板塊之間;而短波和長波卻可以同時存在於它們的外部。由於板塊外部的波浪超過板塊內部的波所造成的不平衡,使得兩個板塊推到了一起。這個絕妙的預測在1997年被科學家精確地測量到了,從而證實了這個效應。
可是如何更確切地測試量子泡沫的存在呢?一個可能的方法就是測量光子從恆星爆炸中噴出的時間,以達到長距離的飛行。如果時空是平坦和光滑的,那麼兩個同時從爆炸恆星噴射出的光子應該走相同的一段距離。
如果時空是混亂泡沫的,那麼其中一個光子會因為微小的擾動而變慢。2009年的一項觀測發現,同樣的恆星超新星爆炸產生的伽馬射線暴,同時射出的高能和低能光子在不同時間到達測試地點。這也從宇宙觀測的巨集觀角度證實了空間可能是量子泡沫的。
那麼我們再回到地球上,既然空間極有可能由細微的量子泡沫構成,並且具有如海洋水分子一樣的波浪效應。那我們每個人就浸沒在量子泡沫的海洋之中,而我們腳下踏著的地球,卻是唯一沒有量子泡沫波浪襲來的方向。因此我們每個人和地球之間就形成了不同於上面所述金屬板塊之間的"卡西米爾效應″。而是來自身體上方以及左右前後的量子泡沫波浪的衝擊,上方是全開闊的,顯然衝擊力量最為強大;左右前後略次。
由此我們可以明確推斷,使我們站在地球上的力量並不是地心的重力,而是來自空間量子泡沫的波浪推力,是量子泡沫把我們推在了地球上而不可脫離或掉落。
這種力量就是"量子引力”,其實表現在我們身上的是一種量子斥力。但量子之間也是因為引力和斥力的平衡而構成萬物的,所以可以統稱為"量子引力″。
而當我們的宇航員到達近地軌道時,宇航員腳下和上方的空間之間量子泡沫波浪達到了平衡,宇航員就浮在空中,其實並不是失去了重力,而量子斥力達到了平衡。
延伸至整個太陽系,原理實際也是一樣的。地球與太陽的內側量子斥力要小於來自地球外側的量子推力,那地球就只能呆在平衡的軌道上而不可脫離。所以地球不是被太陽吸引在那裡的,而是被空間量子泡沫波浪推在那個位置的。
"引力″問題向來是物理界的世紀難題,環圈量子引力理論的解釋當然還只停留在理論層面,因為它還缺乏更為有力的證據。但至少為我們人類重新認識世界和宇宙打開了一扇前景廣闊的窗戶。