引力子是基本粒子还是漫画中的超级恶棍？

有两个原因使得引力不能用量子力学解释。第一，如果要把引力融入标准模型，那么我们需要一种粒子用于引力的传递。物理学家创造性地把这种假想的粒子命名为引力子。如果真有这种东西存在，那就意味着，当你坐着或站着被引力吸引的时候，你身体的所有粒子和地球的所有粒子在持续地互相投掷和接收微小的量子球。而地球之所以会围绕太阳公转，是因为一股恒定的引力子流在地球和太阳之间互换。问题是，从来没有人观测到引力子的存在，所以这个理论也可能完全是错的。

物理学家不能轻松地将引力量子化的第二个原因是，我们已经有了一个伟大的引力理论，也就是在1915年由爱因斯坦提出来的那个。它叫作广义相对论，其自身非常完美。广义相对论从一个全新的角度诠释引力，认为引力不是两个物体之间的相互作用，而是空间自身扭曲的效果。这是什么意思呢？爱因斯坦意识到，如果把空间想象成某种动态的流体，或者一块可以变形的弹性板，而不是某种抽象的概念，也不是躲在物质后面的背景，引力就变得很简单了。因为质量（或者能量）的存在会弯曲它周围的空间，从而改变物体的轨迹。在爱因斯坦的理论里，引力不是一种力，它只是时空弯曲的一种体现。

广义相对论认为，地球之所以会绕着太阳转而没有飞向遥远的太空，并不是因为地球被某种力困在了轨道上。它围着太阳转，是因为太阳周围的空间以这样一种方式弯曲了—地球以为自己沿着一条直线运动，实际上它沿着一个圆（或一个椭圆）运动。这样一来，引力质量不再被看作部分粒子有部分粒子没有的特殊荷子，它衡量的是一个物体可以多大程度地弯曲它周围的空间。尽管这个说法听起来很怪异，但这成功地解释了局部引力、宇宙尺度的引力，以及很多在太空中看到的奇异现象。这可以解释光线经过天体后的偏转和GPS的工作原理，还曾预言了黑洞的存在。

这里的问题在于，广义相对论非常完美，我们觉得它很可能是对自然的正确解释。可是，另一个基础理论—量子力学—似乎也是对自然的正确解释，但我们还没有办法把它们合并到一起。

这两套理论之所以很难统一，一部分原因在于它们从完全不同的视角理解这个世界。量子力学把空间看作平坦的背景，而广义相对论却认为空间是动态的、有弹性的事物（时空）。那么，引力究竟是一种时空弯曲现象，还是粒子之间飞来飞去的量子小球造成的？如果我们的宇宙中除了引力之外所有的东西都是符合量子力学的，那么引力也应该遵循同样的规则。然而到目前为止还没有确凿的证据表明引力子是真实存在的。

更大的问题在于，我们甚至无法想象这两套理论合二为一之后，量子引力理论会是什么样子。物理学家常常用理论预测某种粒子的存在，然后通过实验找到实证，顶夸克和希格斯玻色子都是这样被发现的。但在统一两套理论上，人们却没有成功过，只是不断抛出一些荒唐的结论，比如“无穷大量”。（理论上来说）理论学家是一群聪明人，他们也有一些好点子，也许在之后的某天，这些点子会帮助人们完成统一的理论—比如弦论或者圈量子引力—但平心而论，现在人们的进展太慢了。第16章会有更多关于统一理论的内容。