主题：【手打文摘】现在宇宙理论及假说——超四维时空观（书籍作者：陈旭生） -- 边寒剑

自然界存在四种基本力：引力、电磁力、强力、弱力。Georgi(1981)指出：在(10^-29)cm的尺度下，世界是简单的，电磁力、弱力、强力可以被纳入一个统一的理论框架。然而，该框架包容不了四种基本力中最微弱的引力，看来引力在本质上就具有他的特殊性。

最早洞悉宇宙中万有引力奥秘的是牛顿。关于引力作用的本质，牛哥提出以太说加以解释：以太是宇宙中无所不在的物质，一切物质起源于以太，以太是一种媒介，引力则是通过以太这种媒介来传递。

引力通过以太传递的观念曾被19世纪很多物理学家接受，但在以太与物体运动之间的关系上却陷入严重的分歧。赫兹、斯托克斯等人认为以太会跟随物体以其运动，但法国物理学家费索（1851年）所作的流水对光速影响的实验，否定了这个看法。荷兰物理学家洛仑兹则认为以太是一个绝对静止的参考系，以太不跟随物体以其运动，并设想运动着的物体对以太没有任何影响。但有人指出，如果以太不跟随物体一起运动，那么物体运动是势必产生“以太风”。然而，迈克尔逊和莫雷在1876——1887年间所作的多次实验证明根本不存在以太风。以太的概念从此陷入危机。

科学史上普遍把迈克尔逊和莫雷的实验看作是否定以太存在的判决性试验。其实问题并非如此简单，没有检测到“以太风”并不能断定以太不一定存在。相反，若从现代多维时空的角度分析问题，可推测出以太全新的存在方式。

回顾伽利略（1632）在名著《关于托勒密和哥白尼两个世界体系的对话》中所表述的“相对性原理”。他说：“把你和一些朋友关在一条大船甲板下的主舱里，再让你们带几只苍蝇、蝴蝶和其他小飞虫。舱内放一只大水碗，其中放几条鱼。然后挂上一个水瓶，让水一滴一滴的滴到下面的宽口罐里。船停止不动时，你留什观察。小虫都以等速向舱内个方向飞行，鱼向各个方向随便游动，水滴滴进下面的罐子里。你把任何东西扔给你的朋友时，只要距离相等，向这一方向不必比另一方向用更多的力，你双脚齐跳，无论向哪个方向，跳过的距离都相等。当你仔细观察这些事情后，再使船以任何速度前进，只要运动是匀速的，也不忽左忽右的摆动，你将发现，所有上述现象丝毫没有变化。你也无法从其中任何一个现象来确定船是在运动还是停止不动。”相对性原理说明静止与匀速直线运动两种状态中的动力学定律是相同的。在一条封闭的匀速运动的船舱内，一切力学现象都同静止时一样，我们找不到任何力学现象能使我们判断出船是处于静止状态还是处于匀速直线运动状态。

现在让我们进一步从时空维的角度来解释相对性原理隐含的另一层面的规律。显然，封闭大船是三维空间，而船内物体的运动则是一维的直线运动或者二维的曲线运动，因此伽利略相对性原理包含的另一层含义就是：依据低维空间内的物体运动方式，无法判断高维空间物体的运动状态。比如从某一条线上各点的运动形式，无法推知该“线”本身的运动状态；同理，线的运动状态，无法推知由线组成的面的运动状态；面的运动方式，无法推知由面组成的体的运动方式。推而广之：由低维空间中物体的运动状态无法判断出高维空间中物体的运动状态；运动状态的判断只能在同一时空维中的不同物体之间相对进行。因此，迈克尔逊和莫雷在现实四维时空（三维空间+一维时间）中检测不到以太风，不足以证明以太一定不存在；倒是间接证明了可能存在一种“以太”，这种“以太”作为宇宙背景场（也称之为引力以太，即引力场），必定与现实四维不等维，乃是超四维时空的。

证明引力以太超四维时空属性的最直接证据就是来自宇宙黑洞。现代宇宙学证实，黑洞可以吞噬四维时空中的一切实物形式，包括光子（甚至时间）。然而，黑洞却没有吞噬传递黑洞引力作用的引力量子本身（太复杂的话，通俗点说，就是黑洞还有引力），否则黑洞就不会产生巨大的引力作用。黑洞对引力量子的不封闭性，恰恰显示引力量子不可能是四维时空中的物质形态——引力场具有超四维时空属性。

关于引力场四维时空属性的理论依据则来自“量子引力理论”。该理论认为整个宇宙可以最终归结于一种万物的始基即引力量子。它是能量的微环，通过这些微环的蠕动可以派生出自然界所有的粒子和力。引力量子处于普朗克时空尺度之下，其中普朗克长度为（10^-35）米，普朗克时间（10^-43）秒。他们的意义是，在四维时空中我们用任何办法也不可能造出一种“尺”或者“钟”来测度小于这个空间的长度和小于这个时间的时间。言外之意，引力量子是超四维时空的，引力场也是超四维时空的。

还有一个证据值得一提：自从爱因斯坦1916年预言引力波存在以来，许多天体物理学家都致力于引力波的直接观测检验，但都没有取得成功。直到1978年年底，美国天文学家泰勒等通过观测PSR1913+16双星系的引力辐射阻尼现象，才间接的证明了引力波的存在。引力波的存在毋庸置疑，但迄今还没有一个实验证明直接检测到引力波。在现实四维时空中之所以难以直接检测引力波，这是否在提示我们引力场乃是一种超四维时空场？