引力對(duì)于人類(lèi)來(lái)說(shuō)，既熟悉又陌生。說(shuō)它熟悉，是因?yàn)閺奈覀兩磉呏敝琳麄€(gè)宇宙，引力無(wú)處不在。小到蘋(píng)果落地，大至日月星辰的運(yùn)轉(zhuǎn)，一切都是引力的作用。引力也是科學(xué)家們最早開(kāi)始研究的一種力，牛頓很早就發(fā)現(xiàn)了著名的萬(wàn)有引力定律，之后，愛(ài)因斯坦的廣義相對(duì)論把人類(lèi)對(duì)引力的認(rèn)識(shí)推向了高峰。而說(shuō)它陌生，是因?yàn)闀r(shí)至今日，人類(lèi)依然沒(méi)有完全認(rèn)清引力的本質(zhì)。

一個(gè)二十幾歲的年輕人坐在蘋(píng)果樹(shù)下，思考著是什么讓月球繞著地球旋轉(zhuǎn)。這時(shí)，蘋(píng)果樹(shù)上突然掉下來(lái)一只蘋(píng)果，年輕人恍然大悟：這只蘋(píng)果沒(méi)有斜著飛出去，也沒(méi)有飛向天空，而是豎直落了下來(lái)，這是因?yàn)榈厍驅(qū)μO(píng)果有引力!那么，讓月球繞著地球旋轉(zhuǎn)而不是飛離的原因，也是因?yàn)榈厍驅(qū)υ虑蛴幸Α?/p>

這個(gè)年輕人就是英國(guó)大科學(xué)家牛頓，據(jù)說(shuō)他被落下的蘋(píng)果砸到了腦袋，于是產(chǎn)生靈感，發(fā)現(xiàn)了萬(wàn)有引力定律。不管這是真是假，牛頓的確發(fā)現(xiàn)了讓蘋(píng)果下落的力與讓月球圍繞地球旋轉(zhuǎn)的力是同樣性質(zhì)的力，這種力的大小和物體間距離的平方成反比。引力的概念一經(jīng)提出，立刻取得了巨大的成功，用萬(wàn)有引力定律，牛頓非常完美地解釋了各種天體為什么會(huì)那樣運(yùn)動(dòng)，當(dāng)然他也解釋了為什么蘋(píng)果會(huì)落向地面。

但是，牛頓雖然把引力介紹給了全世界，他自己卻對(duì)引力這個(gè)新朋友感到很困惑。最讓他感到困擾的是，力是物體對(duì)物體的作用，力要通過(guò)物體的相互接觸或者某種媒介進(jìn)行傳遞?？墒且λ坪蹩梢詿o(wú)視距離遠(yuǎn)近，也不需要任何媒介，就可以瞬間在相隔很遠(yuǎn)的物體之間發(fā)生作用，這就是所謂的“超距作用”。隔空一抓，東西就飛過(guò)來(lái)的場(chǎng)面，應(yīng)該只能出現(xiàn)在神話(huà)故事里面，可是引力卻也有這種本領(lǐng)，牛頓覺(jué)得這太荒謬了，可是不用引力，又無(wú)法解釋天體的運(yùn)動(dòng)。

為了解釋引力的超距作用，牛頓也曾求助于一種神秘物質(zhì)——以太。由于人們無(wú)法想像世界上會(huì)存在空無(wú)一物的空間，于是構(gòu)想出來(lái)一種叫做以太的物質(zhì)，它充滿(mǎn)了整個(gè)宇宙的各個(gè)角落，物體之間可以通過(guò)以太相互作用。

牛頓假設(shè)，越靠近物體的周?chē)蕴拿芏染驮酱?，使物體之間的作用就越強(qiáng)烈，這就解釋了為什么引力與距離的平方成反比。以太推動(dòng)一個(gè)物體向另一個(gè)物體運(yùn)動(dòng)，于是我們就看到這兩個(gè)物體好像在互相吸引。

當(dāng)然，這都是假設(shè)，沒(méi)有任何實(shí)驗(yàn)依據(jù)，而且人們后來(lái)證明，宇宙中根本就沒(méi)有以太這種神秘物質(zhì)，因此牛頓對(duì)引力超距作用的解釋自然也就不可能是正確的。引力到底是個(gè)什么東西，人們依然想不明白。

進(jìn)入20世紀(jì)，人類(lèi)對(duì)自然的認(rèn)識(shí)不斷進(jìn)步，終于出現(xiàn)了對(duì)引力的新解釋?zhuān)聡?guó)大科學(xué)家愛(ài)因斯坦用廣義相對(duì)論，對(duì)引力的本質(zhì)做了進(jìn)一步的分析。

學(xué)習(xí)物理的時(shí)候我們知道，物體都是有一定質(zhì)量的。但很少有人會(huì)知道，物體其實(shí)有兩種質(zhì)量——引力質(zhì)量和慣性質(zhì)量。在萬(wàn)有引力定律中，引力同距離的平方成反比，同物體的質(zhì)量成正比。這里我們提到的質(zhì)量，其實(shí)是物體的引力質(zhì)量，它反映的是這個(gè)物體受到引力作用后，做出反應(yīng)的強(qiáng)弱程度，質(zhì)量越大，反應(yīng)越“強(qiáng)烈”，也就是說(shuō)，在其它條件不變的情況下，質(zhì)量越大，引力就越大。

而在牛頓第二定律中，物體的加速度與所受的力成正比，同自身的質(zhì)量成反比。這里提到的質(zhì)量，其實(shí)是物體的慣性質(zhì)量，它反映的是這個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是否容易被力改變，質(zhì)量越大，就越不容易被力改變。換句話(huà)說(shuō)，其它條件不變的情況下，質(zhì)量越大，加速度越小。

從物理學(xué)角度看，慣性質(zhì)量和引力質(zhì)量描述的事物是有所區(qū)別的。不過(guò)在生活中，我們從來(lái)不會(huì)特意區(qū)分這兩種質(zhì)量，因?yàn)橥晃矬w的這兩個(gè)質(zhì)量是精確相等的?？茖W(xué)家在實(shí)驗(yàn)室中用最精密的儀器，也沒(méi)發(fā)現(xiàn)它們有絲毫的差別。

由于引力質(zhì)量和慣性質(zhì)量相等，當(dāng)一個(gè)蘋(píng)果從樹(shù)枝上脫落，開(kāi)始自由落體運(yùn)動(dòng)時(shí)，蘋(píng)果受到的引力(ma)等于重力(mg)，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)，蘋(píng)果的加速度就與質(zhì)量無(wú)關(guān)了(ma=mg)，把方程兩邊的慣性質(zhì)量和引力質(zhì)量一并約掉，蘋(píng)果的加速度就等于蘋(píng)果樹(shù)所處位置的重力加速度(a=g)。這就是兩個(gè)不同質(zhì)量的鐵球能夠同時(shí)落地的原因，同樣，月球圍繞地球轉(zhuǎn)，地球圍繞太陽(yáng)轉(zhuǎn)，這些天體在引力場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律也與自身的質(zhì)量無(wú)關(guān)。

愛(ài)因斯坦意識(shí)到，沒(méi)有了質(zhì)量，天體在引力場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)好像根本不是什么動(dòng)力問(wèn)題，而是一個(gè)幾何問(wèn)題了。他認(rèn)為，所謂的引力，其實(shí)并不是兩個(gè)物體之間存在著神秘的相互作用，而是時(shí)空本身的幾何屬性!

想通了這個(gè)道理，愛(ài)因斯坦提出了著名的廣義相對(duì)論，他指出，物質(zhì)或能量的存在，會(huì)扭曲周?chē)臅r(shí)空，質(zhì)量或能量越大，周?chē)臅r(shí)空彎曲的程度就越大。這就好比我們?cè)谝粡埾鹌つど戏乓粋€(gè)小鐵球，由于鐵球的存在，它周?chē)哪?huì)凹陷下去，橡皮膜這個(gè)二維的平面就出現(xiàn)了彎曲。原本膜上有一條直線(xiàn)，在膜發(fā)生凹陷后，就變成了一條曲線(xiàn)。

而我們生活在一個(gè)空間和時(shí)間組成的四維時(shí)空中，包括了空間的三個(gè)維度和一個(gè)時(shí)間維度。這樣的時(shí)空發(fā)生彎曲，是我們的直覺(jué)不好理解的。但總的規(guī)律是，物體在彎曲的時(shí)空中運(yùn)動(dòng)時(shí)，仍然會(huì)沿著最短的路線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，只是我們作為觀察者，感覺(jué)物體運(yùn)動(dòng)的軌道變成了曲線(xiàn)。例如，地球繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的軌道看上去是一個(gè)橢圓，但是太陽(yáng)周?chē)臅r(shí)空已經(jīng)因?yàn)樘?yáng)這個(gè)大家伙的存在而發(fā)生了彎曲，如果我們把彎曲的時(shí)空展開(kāi)、鋪平，地球繞太陽(yáng)的軌道會(huì)變成一條直線(xiàn)。

正是因?yàn)闀r(shí)空發(fā)生了彎曲，所以我們看到了地球繞著太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象，就好像是地球受到了太陽(yáng)的引力作用一樣。在愛(ài)因斯坦看來(lái)，引力并不是物體之間神秘的超距作用，而是一種時(shí)空彎曲的現(xiàn)象。物質(zhì)決定了時(shí)空的彎曲程度，彎曲的時(shí)空又決定了處于其中的物體會(huì)如何運(yùn)動(dòng)。

廣義相對(duì)論取得了巨大的成功，牛頓萬(wàn)有引力定律能解釋的現(xiàn)象，它可以解釋;一些萬(wàn)有引力定律解釋不了的現(xiàn)象，廣義相對(duì)論依然能夠完滿(mǎn)解釋?zhuān)缰乃墙拯c(diǎn)問(wèn)題。用牛頓引力定律計(jì)算的水星的理論位置一直和實(shí)際觀測(cè)位置不符，而改用廣義相對(duì)論計(jì)算后，水星的理論位置和實(shí)際觀測(cè)吻合得很好。

從此，愛(ài)因斯坦把引力解釋為時(shí)空彎曲的觀點(diǎn)，受到了科學(xué)家們的追捧。但這就是引力的本質(zhì)了嗎?

廣義相對(duì)論對(duì)引力的解釋的確很成功，可以解釋各種與引力相關(guān)的自然現(xiàn)象，蘋(píng)果落地用廣義相對(duì)論也可以準(zhǔn)確地描述。但是，引力還是太奇怪了，自然界中的另外三種力，強(qiáng)力、弱力和電磁力，都可以用描述微觀世界的量子力學(xué)來(lái)很好地描述，可是引力卻和量子力學(xué)格格不入。比如，當(dāng)科學(xué)家研究黑洞的中心，或者宇宙大爆炸的奇點(diǎn)時(shí)，這些場(chǎng)合的時(shí)空都非常微小，應(yīng)該可以用量子力學(xué)很好地描述狀態(tài)。但是這些場(chǎng)合中的物質(zhì)密度又非常非常大，引力非常強(qiáng)，量子力學(xué)無(wú)能為力。

引力表現(xiàn)得非常宏觀，天體的運(yùn)動(dòng)符合萬(wàn)有引力定律。可是如果我們?cè)噲D庖丁解牛地從微觀分析引力的本質(zhì)時(shí)，卻完全做不到?？磥?lái)，對(duì)于引力的本質(zhì)，僅僅用時(shí)空彎曲來(lái)解釋?zhuān)€不那么令人信服。

最近，荷蘭理論物理學(xué)家弗林德提出了自己的新引力理論，他認(rèn)為，引力根本不是一種基本力，它其實(shí)是種“現(xiàn)象”，或者說(shuō)，我們可以把它看作是一種“熵力”。

要理解這個(gè)對(duì)引力的新解釋?zhuān)覀兪紫纫私馐裁词庆?。熵是人們?yōu)榱嗣枋鲆粋€(gè)系統(tǒng)的混亂程度而提出的概念。比如，在一個(gè)盒子中放了許多紅顏色的球，它們的顏色整齊劃一，我們說(shuō)這個(gè)盒子里的熵比較低。當(dāng)我們?cè)傧蚶锩娣艓讉€(gè)白顏色的球后，盒子里球的顏色變得多樣了，復(fù)雜了，我們說(shuō)這個(gè)盒子里的熵增大了。換句話(huà)說(shuō)，熵越低，一個(gè)系統(tǒng)就越有秩序;熵越高，一個(gè)系統(tǒng)就越混亂。

物理學(xué)中有一個(gè)非常重要的熱力學(xué)第二定律，就是關(guān)于熵的：如果沒(méi)有外界影響，一個(gè)系統(tǒng)的熵總是趨向于增大的。這個(gè)定律告訴我們，周?chē)氖澜缈偸勤呄蛴诨靵y的，花瓶只會(huì)摔成碎片，而碎片卻不會(huì)自己組合起來(lái)恢復(fù)原狀;你的屋子如果不整理，就只會(huì)越來(lái)越亂，而不會(huì)自己變整潔。

至于我們?nèi)祟?lèi)或者其他生命體，之所以一直能保持有序狀態(tài)，有細(xì)胞、組織、器官和系統(tǒng)，實(shí)際上是由于我們要不斷從外界吸收能量，維持我們身體的秩序。人死之后，沒(méi)有了外界能量輸入，人體很快腐爛掉，變得更加混亂了，熵增加了。

從物理學(xué)上看，熱力學(xué)第二定律要比牛頓定律或者廣義相對(duì)論更基礎(chǔ)，更貼近于自然規(guī)律的本源。

熵和我們探討的引力有什么關(guān)系呢?有時(shí)候，在熵增大的趨勢(shì)下，物體表現(xiàn)出的狀態(tài)變化看起來(lái)就像受到了某種力的作用，我們可以用熵力來(lái)描述物體。比如，我們熟悉的氣體壓力就是一種熵力：一團(tuán)氣體占據(jù)的空間越小，它的熵就小，占據(jù)的空間越大，它的熵就大。于是，這團(tuán)氣體就趨向于不斷膨脹，去占據(jù)更大的空間，表現(xiàn)出來(lái)就是對(duì)外界的氣體壓力。

再比如，當(dāng)我們拉長(zhǎng)一根橡皮筋的時(shí)候，會(huì)感受到橡皮筋有往回縮的彈力，而這種彈力也是一種熵力。因?yàn)樵谒沙诘臓顟B(tài)下，橡皮筋中的橡膠高分子鏈?zhǔn)请s亂無(wú)章地扭曲在一起的，當(dāng)我們拉長(zhǎng)橡皮筋的時(shí)候，就是在給橡皮筋一個(gè)外界的力量，使得橡膠高分子鏈整齊地排列起來(lái)了，更有秩序了。由于橡皮筋有趨向于恢復(fù)到雜亂無(wú)章?tīng)顟B(tài)的熵增的趨勢(shì)，它就試圖縮回去，表現(xiàn)出來(lái)就是我們手感覺(jué)到的彈力，它對(duì)抗著我們手的拉力。

弗林德認(rèn)為，引力的本質(zhì)和氣體壓力、橡皮筋的彈力一樣，并不是物體與物體的相互作用，也不是空間彎曲的現(xiàn)象，而是熵力的一種，是熵增大的趨勢(shì)表現(xiàn)出來(lái)的一種現(xiàn)象，這才是引力的本質(zhì)!

那么，對(duì)于兩個(gè)物體之間神秘的引力，如何用熵力來(lái)重新解釋呢?

先讓我們看一看宇宙中的怪獸——黑洞的情況。黑洞引力巨大，甚至連光都逃不出它們的魔爪。每個(gè)黑洞都有自己的邊界——視界，物質(zhì)踏入視界一步，就會(huì)被吸入黑洞，萬(wàn)劫不復(fù)了。從熵的角度看，黑洞吞噬物質(zhì)的過(guò)程，顯然是一個(gè)熵增的過(guò)程，黑洞吃進(jìn)去的亂七八糟的東西越多，總質(zhì)量就越大，使得黑洞的表面積也增大。于是，黑洞的熵和它的表面積是成正比的。而且，天文學(xué)家可以通過(guò)研究黑洞的二維表面，來(lái)了解包含了黑洞物質(zhì)在內(nèi)的三維空間的性質(zhì)，三維空間的信息都“記錄”在了二維表面上。

黑洞如此，其它物體也一樣，某一塊空間的全部信息，其實(shí)都反映在包裹這塊空間的表面上。根據(jù)熱力學(xué)第二定律，物體都有熵增的趨勢(shì)，而當(dāng)一個(gè)物體接近一塊包含著另一個(gè)物體的空間時(shí)，受此影響，空間表面的熵就會(huì)增大，這意味著整個(gè)空間的熵也增大了。

換句話(huà)說(shuō)，物體與物體之間自然而然地有相互靠近的趨勢(shì)，因?yàn)檫@樣它們的熵就會(huì)增大。物體與物體有相互靠近的趨勢(shì)，就好像物體與物體之間在相互吸引，就好像它們之間存在一種神秘的、超距的引力!啊，原來(lái)引力就是熵力的一種表現(xiàn)而已。

弗林德對(duì)熵力進(jìn)行了深入的研究。他發(fā)現(xiàn)，物體或空間的熵是與含有的物質(zhì)多少有關(guān)的，所以質(zhì)量越大的物體，熵也就越多。而熵力的大小反映了物體或空間中熵的變化程度，熵力是和質(zhì)量有關(guān)系的，從這個(gè)角度推導(dǎo)，就會(huì)得到牛頓的萬(wàn)有引力定律，力與物體的質(zhì)量成正比。這個(gè)力我們可以叫它引力，當(dāng)然現(xiàn)在叫它熵力更準(zhǔn)確。

同樣，愛(ài)因斯坦的引力方程也可以用熵力推導(dǎo)出來(lái)。弗林德并沒(méi)有宣布廣義相對(duì)論和萬(wàn)有引力定律是錯(cuò)誤的，他只是把這兩個(gè)理論當(dāng)作了兩種現(xiàn)象，而現(xiàn)象背后的真正主宰——熱力學(xué)第二定律才是物理世界的本質(zhì)，也是引力的本質(zhì)。宇宙中并沒(méi)有引力這個(gè)東西。

其實(shí)按照弗林德的理論，不僅引力不再是一種實(shí)實(shí)在在的基本力，像我們中學(xué)課本上出現(xiàn)的慣性、質(zhì)量這些概念，也都不再是物體的本質(zhì)屬性了，它們都是一些宏觀的現(xiàn)象，而制造這些現(xiàn)象的大導(dǎo)演，就是熵力。不僅引力是一種現(xiàn)象，連空間彎曲也是一種現(xiàn)象，而驅(qū)動(dòng)宇宙運(yùn)轉(zhuǎn)的本源可能是熱力學(xué)第二定律和熵力。

世界就像是堅(jiān)果，被果殼層層包裹了起來(lái)，引力、質(zhì)量、慣性都被隱藏在果殼之中，科學(xué)家正在剝開(kāi)一層又一層的表面現(xiàn)象，逐漸接近了果殼里的真相。

水星繞日運(yùn)動(dòng)的橢圓軌道是緩慢變動(dòng)的，水星距離太陽(yáng)最近的點(diǎn)——近日點(diǎn)，也在隨之轉(zhuǎn)動(dòng)。實(shí)際觀測(cè)發(fā)現(xiàn)，同根據(jù)萬(wàn)有引力定律算得的理論位置相比，水星近日點(diǎn)的實(shí)際位置每100年多轉(zhuǎn)動(dòng)了0.63度的角度。牛頓的萬(wàn)有引力定律無(wú)法解釋這個(gè)現(xiàn)象。