BLAME!引力子預(yù)言發(fā)射

飛花似夢(mèng)

在科技異常繁榮的未來(lái)，人類對(duì)物理的運(yùn)用已經(jīng)到了極度熟練的地步。一種名為“重力子放射線射出裝置”（Graviton Beam Emitter）的武器成為我們冒險(xiǎn)的主要工具。這是日本SF漫畫家貳瓶勉在代表作BLAME！中的大膽設(shè)想。他運(yùn)用引力子構(gòu)想出了這種具有極強(qiáng)殺傷力的武器，能夠發(fā)射能量極高的重力子，幫助故事的主人公霧亥在尋找遺傳因子的過(guò)程中一次次化險(xiǎn)為夷。作為霧亥唯一的武器，“重力子放射線射出裝置”到底是個(gè)啥？它和物理理論中預(yù)言的引力子又有什么聯(lián)系呢？

千呼萬(wàn)喚“引”出來(lái)

眾所周知，任意兩個(gè)具有質(zhì)量的物體間都存在著引力相互作用。那么，這種引力作用是如何實(shí)現(xiàn)的呢？物理學(xué)家告訴我們，通過(guò)交換引力子就可以實(shí)現(xiàn)。

可以說(shuō)物理學(xué)的發(fā)展，始終圍繞著追求物理定律統(tǒng)一的過(guò)程進(jìn)行。牛頓在17世紀(jì)提出的三大運(yùn)動(dòng)定律和萬(wàn)有引力定律，完成了天上星體和地上物體運(yùn)動(dòng)的統(tǒng)一描述。從此，近代科學(xué)發(fā)展的大門被開啟。

接著19世紀(jì)，麥克斯韋總結(jié)了電和磁現(xiàn)象，歸納為麥克斯韋方程組，實(shí)現(xiàn)了電和磁的統(tǒng)一。20世紀(jì)的物理學(xué)家認(rèn)識(shí)到，自然界中物質(zhì)之間的相互作用可以歸納為：強(qiáng)相互作用（強(qiáng)力），電磁相互作用（電磁力），弱相互作用（弱力）和引力相互作用（萬(wàn)有引力）。在眾多物理學(xué)家的努力之下，建立了標(biāo)準(zhǔn)模型理論，完成了對(duì)前三者的統(tǒng)一。

標(biāo)準(zhǔn)模型能夠統(tǒng)一4種相互作用中的3種，那么引力相互作用是否也能夠統(tǒng)一呢？物理學(xué)家相信存在統(tǒng)一4種相互作用的理論。他們認(rèn)為引力不僅能夠被統(tǒng)一，而且還存在傳遞引力相互作用的規(guī)范玻色子，并將其命名為“引力子”。20世紀(jì)30年代，愛(ài)因斯坦在研究廣義相對(duì)論場(chǎng)方程時(shí)，發(fā)現(xiàn)具有以光速傳播的波動(dòng)解，他稱這種波為“引力波”。

而引力子自提出之初，就吸引了人們的注意。物理學(xué)家研究發(fā)現(xiàn)，雖然愛(ài)因斯坦的廣義相對(duì)論是描述萬(wàn)有引力的成功理論，但它卻不是描述引力的最終理論。隨著量子場(chǎng)論的發(fā)展，物理學(xué)家相信引力場(chǎng)應(yīng)該被量子化。量子化的引力場(chǎng)一定存在傳遞引力相互作用的規(guī)范玻色子，也就是引力子。引力子和光子都是傳遞相互作用的規(guī)范玻色子，不具有質(zhì)量（靜質(zhì)量），光子自旋為1，引力子自旋卻為2。光子和引力子均可以傳播到無(wú)限遠(yuǎn)處。不過(guò)，任何理論預(yù)言都必須經(jīng)過(guò)試驗(yàn)的驗(yàn)證，既然物理學(xué)家有充分的理由認(rèn)為引力子是存在的，那么探測(cè)引力波和引力子便成為科學(xué)家們探索宇宙的重要一步了。

空想中的超強(qiáng)破壞力

在BLAME！中，“重力子放射線射出裝置”被安全警衛(wèi)歸類為“一類臨界不測(cè)兵器”，因?yàn)橥ㄟ^(guò)射出能量極強(qiáng)的射線（引力子）能產(chǎn)生大規(guī)模的破壞，沒(méi)有什么東西可以抵抗它的威力。這個(gè)裝置類似于現(xiàn)在的手槍，需要的時(shí)候可以扣動(dòng)扳機(jī)，釋放出能量巨大的諸如激光束的重力子束。盡管在漫畫中，關(guān)于它的生產(chǎn)地和內(nèi)部結(jié)構(gòu)并沒(méi)有明確交代，不過(guò)我們可以確定的是，它是屬于網(wǎng)絡(luò)球（漫畫中人類建立的用來(lái)管理世界的媒介）的東西。

“重力子放射線發(fā)射裝置”作為一種高端的武器，具有極強(qiáng)的殺傷性。看霧亥利用該裝置就能將敵人一招致命便可知曉。那么，作為重力子原型的引力子是否也具有這么強(qiáng)的破壞能力呢？

事實(shí)上，在4種相互作用中，引力相互作用是最弱的。引力相互作用強(qiáng)度是電磁相互作用強(qiáng)度的10-41倍。舉個(gè)“栗子”來(lái)說(shuō)，木星在公轉(zhuǎn)過(guò)程中，它的引力輻射的能量大概是5.3kW，這個(gè)能量相當(dāng)于一個(gè)燈泡發(fā)射的能量（沒(méi)錯(cuò)，是一個(gè)燈泡）。也正是因?yàn)橐Σê鸵ψ拥哪芰渴治⑷酰綔y(cè)起來(lái)就變成一件非常困難的事。

隨著科技的進(jìn)步，物理學(xué)家想到了用激光干涉儀來(lái)探測(cè)引力波。在這方面走在世界最前列的是美國(guó)的LIGO實(shí)驗(yàn)組（Laser Interferometer Gravitational Wave Observatory）。他們的實(shí)驗(yàn)裝置是借助激光干涉儀來(lái)聆聽來(lái)自宇宙深處引力波的大型研究?jī)x器，由兩條4千米的長(zhǎng)臂組成。這個(gè)裝置牛在哪里？它能夠探測(cè)到其臂上質(zhì)子直徑萬(wàn)分之一（10-19米）長(zhǎng)度的變化。正是因?yàn)榫哂辛诉@樣的測(cè)量精度，物理學(xué)家才得以觀測(cè)到來(lái)源于13億光年之外的引力波信號(hào)。

2016年，LIGO的物理學(xué)家宣稱他們?cè)?015年9月14日直接觀察到了兩個(gè)黑洞合并發(fā)射的引力波信號(hào)。這一發(fā)現(xiàn)證實(shí)了愛(ài)因斯坦的引力波預(yù)言。同樣，引力波的發(fā)現(xiàn)使我們對(duì)宇宙的理解向前邁進(jìn)了一大步。

觀測(cè)猶如“守株待兔”

作為未來(lái)混亂系統(tǒng)世界的安全警衛(wèi)，霧亥孤身一人手持“重力子放射線射出裝置”，自地下5 000層上行，克服重重障礙，尋找未受污染的網(wǎng)絡(luò)末端人類遺傳因子。漫畫中的“重力子放射線發(fā)射裝置”可以隨心所欲地發(fā)射出大量具有極大破壞作用的重力子。但在宇宙中，想要尋找到引力子卻不是那么容易的，當(dāng)然更不用說(shuō)用引力子制造武器了。由于引力相互作用太過(guò)微弱，只有超大質(zhì)量的天體才有可能發(fā)射出明顯的引力波信號(hào)。為了觀測(cè)到明顯的現(xiàn)象，科學(xué)家們需要等待強(qiáng)烈的引力波信號(hào)到達(dá)地球。從這方面看，觀測(cè)引力波像守株待兔一樣。

當(dāng)然，對(duì)引力波的證實(shí)，讓我們對(duì)物理理論更有信心，也讓我們更加相信引力子是存在的。而引力子的存在，對(duì)統(tǒng)一4種相互作用有著極其重要的意義。

物理學(xué)家認(rèn)為引力波和引力子能夠給我們提供很多宇宙演化過(guò)程中的信息，這些信息將為我們研究宇宙提供極大幫助。有的研究者甚至走得更遠(yuǎn)，他們認(rèn)為引力子具有很多的技術(shù)應(yīng)用，可以將引力子應(yīng)用于通訊、探測(cè)外星生命等。

隨著引力波的發(fā)現(xiàn)，很多國(guó)家開始投入大量資金和人力去研究引力波。我國(guó)也相繼開展了“天琴計(jì)劃”“阿里原初引力波計(jì)劃”等項(xiàng)目。相信引力子的存在性如果得到驗(yàn)證將是人類科技認(rèn)識(shí)的一次飛躍，而引力子在未來(lái)的生活中也將會(huì)得到充分的應(yīng)用。