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本文作者为热心读者谢欢子女士
广义相对论并非唯一的引力理论，事实上，它有诸多的竞争对手，100年以来，修改引力理论的尝试一直没有停止。其中一个比较有名的就是由德国数学家赫尔曼·外尔在1918年提出的共形引力理论。外尔是一位非常了不起的数学家，是公认的希尔伯特的继承者，他对微分几何与李群李代数等方面都做出了杰出的贡献，他的工作也启示了后来杨振宁先生等人关于规范场理论的研究。可以说，外尔是希尔伯特之后德国最伟大的数学家之一。
德国数学家赫尔曼·外尔
共形引力顾名思义，就是一种具有共形变换不变性的引力理论。那么什么是共形变换呢，事实上画地图时候常用的球极平面投影就是一种共形变换。共形引力提出的初衷是为了统一电磁场和引力场，因为那时候人类还不知道有其他的基本作用力。但是这一理论推导出的方程十分复杂，远没有爱因斯坦场方程那样优美，于是很多年来这一理论并未引起任何重视。直到大约30年前，科学家们发现，这一理论可以解释许多有趣的问题，例如可以避免宇宙学常数问题，可以不引入暗物质以解释星系旋转曲线等。而阿根廷理论物理学家胡安·马尔德西纳更是技高一筹，他从共形引力中推导出了广义相对论，也就是说，他证明了广义相对论其实是共形引力的一个子集。另外，荷兰物理学家特·豪夫特也发现，这一理论可以避免黑洞的火墙佯谬。此外它还有好多值得注意的优点。
胡安·马尔德西纳
然而，具有诸多优点的共形引力理论也有一些难以避免的缺陷，例如，共形变换的代价就是尺度，这就导致它在弱场近似下回不到广义相对论的预言。另一方面，几乎每一种试图替代暗物质的理论都会面临一大难题——子弹星系团问题也是共形引力的软肋之一。
宇宙的组分
事实上，各种修改引力理论的最大窘境也正在于此，就是它们可能会把某些现象解释得很好，但是又在某些意想不到的地方犯了不该犯的错误，往往解决某个问题的同时，又引入了新的疑难。因此，目前最主流的理论仍然是爱因斯坦的广义相对论。每当意识到这点，我们都会对爱因斯坦佩服不已。
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配图：叶君耀
校对：安东升
排版：叶君耀
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