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引力的迷雾

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_潜二]r1687年出版的牛顿划时代巨著1J《论自然哲学的数学原理》第11、12章牛顿给出了万有引力的数学描述，但引力的本源却是未知的。牛顿曾说过这样一段话：“迄今为止，我只是用引力来解释月球绕地球的运动以及潮汐现象，引力的本质是什么，我不想说什么，但引力是客观存在的，这就足够了。”1727年牛顿谢世后，关于引力本质的讨论一直没有停止过。18世纪是机械学观念流行的时代，在继承了笛卡尔的宇宙旋涡观念后，法国著名数学家拉普拉斯发展了宇宙旋涡理论，认为引力的本源源自于宇宙中存在宇宙旋涡，它带动了星体的运动，并产生出万有引力。1831、年英国物理学家法拉第发现电磁感应现象，后来又提出电磁场的概念，于是有人就认为引力也许如同电磁力一样是通过一种场——引力场来传递的。法拉第一度也曾对引力的本质入迷，他还试图通过引入“场”概念来统一引力和电磁力，但由于他本人是靠自学成才力。就在广义相对论引力方程建立后的第二年，爱因斯坦在柏林科学院的一次会议上就说：“(广义相对论引力方程)左边的项(即描述空间的张量的项)是大理石一样的雕刻，但方程右边的项(即描述引力源的基)如同朽木。”很显然爱因斯坦看出了方程右边这一项的明显不足，因为它引入了一个经验常数——万有引力常数C，而正是这个常数为今后引力的量子化设置了一个永远无法逾越的障碍。的，数学的基础太差，所以设想无法用数学表达出来。1855年，麦克斯韦建立了电磁理论的基本方程，此后，麦克斯韦花费了大量时间试图建立电磁场方程，用一组方程来揭示万有引力的本质，但未能成功。1915年，爱因斯坦基于物质的惯性质量与引力质量的等效性建立了广义年11期的相对论。广义相对论用时空弯曲的概念来描述万有引力。由此推导j叶J的引力方程包括了二部分，方程的左边是描述时空弯曲的张量式，方程的右边是描述引力源，即质量。由于是描述引力源的，所以方程的这一项包含了万有引力常数G。爱因斯坦不愧为划时代的物理学家，他对物理学有常人所不及的洞察当采用量子场论的方法处理引力方程时，对场源即质量进行积分，得到的是一个无穷大的值。类似的情况也曾出现在电磁相互作用之中，当用量子场论方法处理电磁相互作用时，对电场E积分也会遇到无穷大的情况，但是，这一问题不久就被解决。物理学家通过采取叫做“重正化”的方法处理时，可以将无穷大消除。但是将这一方法移植到引力场方程中却失败了，原因是，电荷的量纲在标准单位制中为零，所以，可以用重正化方法消除无穷大。而引力场方程中，质量的量纲是个负值，人类永远找不到一个这样无穷大的函数，可以将另外一个无穷大抵消至一个有限的数字，而这一切不幸的根源就在于质量这个概念本身。事实上，无论是牛顿的引力方程，还是爱因斯坦的引力方程，对质量本身的定义都是很模糊的，它只是个宏观的量，而它的来源是未知的。而真正想了