——擴展貓糧——
日本有個叫大慄博司的科學家，研究引力已經幾十年了，原因就是覺得它又神秘又有趣。但每當他去孩子學校出席家長會的時候，被初次見面的家長寒暄詢問“您從事哪方面工作”，只要他回答“我在研究引力”，對話立刻就進行不下去了。
為什麼引力這種在麻瓜眼中堪稱“冷場神器”的話題，卻令科學家們那麼著迷呢？看了這篇文章，你的心中就會有答案了。
過於弱小的家族成員
引力，是整個宇宙中無所不在的力量。星球運動、黑洞產生、蘋果掉下來砸到牛頓或者你的腦袋上，這些都是引力的功勞。可以說，引力是宇宙中處於支配地位的力，與天體、生命的誕生息息相關。
引力的地位這麼重要，那它的力量一定很強大吧？
恰恰相反！相比力の大家族裡的其他三位成員，引力可以說是相當地弱，出奇地弱了！
力の大家族裡的成員——電磁力，強（核）力，弱（核）力，引力，他們是自然界的四大基本力。別看弱力帶個弱字，但其實引力的大小才是最弱的，和其他三個力完全不在一個數量級。引力僅有電磁力的大約 1/10^36，強力的 1/10^38 和弱力的 1/10^25，或者說，電磁力、強力和弱力分別有引力的 10^36、10^38、10^25 倍那麼大。都是你手動輸入 0 還要輸入好一會兒的數字。
如果這樣說你還沒概念，那麼請你找一塊磁鐵，從上方吸住一枚鐵釘。你可以看到，鐵釘雖然在被地球的引力向下拽，但一塊小小的磁鐵產生的磁力足以讓鐵釘被牢牢吸在空中，而不會落到地上。一塊小磁鐵就可以對抗整個星球的引力，可見磁力比引力強大了太多太多。
雖然弱雞但有用
你或許會開始感到奇怪，既然引力如此弱雞，輕而易舉被其他力虐成渣渣，它為什麼還能主宰整個宇宙和各個星系的命運和格局？為什麼其他三個那麼強悍的力，沒能成為宇宙層面的主宰呢？
首先，強力和弱力都是短程力，一般只在亞原子尺度上起作用；而電磁力雖然力程大，但它涉及正負兩種電荷，同屬性會相斥，異屬性會相吸，這意味著在大尺度上，電磁力是可以相互抵消的。
而引力就不存在這種情況，引力是單向的，只能疊加，不能抵消。我們中學物理課上都學過萬有引力的公式，知道引力和質量成正比，而質量不存在“為負數”的情況，因此天體的質量越大，引力就越大。
比如地球這個天體，基本上正電荷和負電荷都各佔一半。太陽基本也是，雖然事實上它們可能會存在正電荷比負電荷稍微多一點或者少一點的情況，沒有那麼恰好是完全的電中性。但在宇宙層面上，太陽和地球的質量之巨大決定了它們之間可以產生可觀的引力，與之相比，它們帶的那些多餘正負電荷，就微不足道了。
這就是為什麼在宇宙層面上，很弱雞的引力能戰勝比它強 10^36 倍的電磁力成為宇宙的主宰。
和其他成員格格不入
說到這裡，你會發現為什麼引力和其他三種力比起來畫風如此不同呢？其他的三種力都是它的 10 的 30 幾次方倍那麼大，只有它小得可憐；其他三種力還都會根據物體屬性表現為吸引或者互斥，只有它是單向的。引力為什麼各方面都顯得那麼的不合群，和其他家族成員根本不像是同個爹媽生出來的呢？
科學家們也覺得這件事很違和，一直嘗試對把這四種基本力強行看成“一家人”，進行一個統一的解釋。這大概是一種科學探索的信仰，大部分的科學家都相信著自然中存在著一個大一統理論，能夠描述所有的現象。
1967 年到 1970 年代間，有一群科學家基於楊振寧和他的學生米爾斯提出的“楊-米爾斯(Yang-Mills)理論”，建立起了一個叫做“標準模型” (Standard Model) 的框架，強力、弱力、電磁力的產生，都可以放到這個統一的框架中描述和解釋。
它隸屬量子力學的體系。在標準模型理論體系裡，力的發生都可以用粒子的交換來解釋。到目前為止，幾乎所有對以上三種力的實驗的結果都合乎這套理論的預測。有了標準模型以後，可以說是這三種力已經被統一了。
但是這套量子理論還是沒能解釋“引力”這個另類家族成員。
如果非要“強行解釋”的話，科學家們只能假象出一種粒子叫“引力子”。認為引力之所以存在，就是靠這個引力子在物體之間進行傳遞和交換。而且由於引力體現出的單向性，引力子必定永遠都是相吸的，不會相斥。
按照這個理論，當你站在地面的時候，即：你跟地球之間“發生引力”的時候，你身體的所有粒子都在和地球的所有粒子時時刻刻進行著持續交換。想想還真是有一種自帶魔法的玄妙感。
當然，這只是量子理論學派的一個猜想。只有能證明引力子真實存在，這個理論才能真正站得住腳，這四大力才能算徹底被量子理論統一起來了。那樣的話，引力也就真正融入了這個大家族，不再顯得那麼特“力”獨行了。
為了尋找引力子存在的“實錘”，科學家們做出了不懈的努力，試圖用儀器來探測它在宇宙中存在的真實性，但遺憾的是，都沒有得到理想的結果。引力子是否存在仍然是一個謎。我們也完全可以懷疑這個理論其實是錯誤的。
愛因斯坦的神預測
對引力的另一派解釋，是 1915 年愛因斯坦提出的廣義相對論。
這個理論認為引力是時空彎曲而導致的。 質量（或能量）的存在會彎曲它周圍的空間。我們的宇宙就如同一塊有彈性的“時空膜”，膜上的天體不斷對宇宙空間形成擠壓力，於是時空就發生了變化，形成了扭曲。
而地球之所以會圍繞著太陽轉，是因為體積和質量無比巨大的太陽扭曲了它周圍的時空，地球和其他行星，就會沿著這個彎曲了的時空進行運動。
愛因斯坦在此基礎還提出了引力波的猜想，認為這種時空彎曲造成的“形變”，可以在宇宙中以波的形式向外傳播。就如同你把手指放在臉盆中心攪動，會在水中激起漣漪，擴散到臉盆的邊緣一般。而
引力波，就是“時空的漣漪”，在真空中傳播的速度為光速。
當然，就像科學家們在努力尋找引力子一樣，有一批科學家也在拼命去確認引力波的存在。後來的事情大家也都知道了，2015 年底，科學界出了個大新聞，LIGO（激光干涉引力波天文臺）的科學家們終於首次探測出了引力波。之後的幾年前，通過黑洞的合併、中子星的碰撞事件，科學家們又陸續探測出好幾次引力波。
至此，廣義相對論對引力的猜想已被完美證明。但科學家們對引力的探索還沒有結束，畢竟，廣義相對論所詮釋的引力原理還沒有和量子力學對引力的量子化猜想達成統一。為了補上這一塊缺失的拼圖，達到真正的“大一統”，科學家們還有很長的路要走。
本期的內容和貓糧插圖參考自《一想到還有95%的問題留給人類，我就放心了》，這是一本充滿冷笑話和沙雕腦洞的物理科普，足以撐起薛餓十期選題。
