万有引力将成为科学史上最大谜团
万有引力将成为科学史上最大谜团
万有引力是人类最早认识的一种相互作用。1687年，牛顿在其出版的《自然哲学的数学原理》一书中就提出了这一概念。牛顿利用万有引力定律不仅说明了行星运动规律，而且还指出木星、土星的卫星围绕行星也有同样的运动规律。他认为月球除了受到地球的引力外，还受到太阳的引力，从而解释了月球运动中早已发现的二均差、出差等。另外，他还解释了彗星的运动轨道和地球上的潮汐现象。
有很多人都说，这就是新能源汽车的模型，但是都忽略的万有引力定律，磁铁在吸车的同时，车也在对磁铁做力，刚刚相等。
然而，这个最早被人类所认识的相互作用，却又是困惑人类时间最久的谜团。早在笛卡尔时代，人类就试图到引力的根源，但时至今日，问题依然没有答案。
爱因斯坦的广义相对论曾经将引力的本源向前推进了一步。但是，爱因斯坦的理论仍然是一个“唯象”的理论，只是将引力问题替换成一种新的表达方式，用四维空间的弯曲来描述；但是在引力源——也就是含有质量的这一项上，爱因斯坦的理论与牛顿的引力理论相比没有任何进步。
目前，人类已知的所有粒子都有质量，甚至是被称为“宇宙幽灵”的中微子，前几年也已测出了它的质量。所以，可以这样说，引力可以和所有的基本粒子发生耦合——即相互作用。
也许正是由于引力的这一特性，才激发了苏格兰的理论物理学希格斯设想将质量的来源假设为一种真空涨落。由于所有的粒子都存在于真空背景之中，所以，真空涨落就可以作用于任何粒子。用真空涨落来解释质量的来源似乎可以说得通，这就如同在海面上生活的渔民天天感觉到海浪的冲击一样。
希格斯的设想在20世纪80年代被发扬光大。人们拓展了这一理论，甚至在理论上预言了赋予任何粒子质量的粒子——希格斯子。
但是，时至今日，人们既没有在太空观测到，也没有在粒子加速器上发现希格斯子的踪迹。
是自然界在和人类捉迷藏，还是人类的认识出了偏差?答案似乎很明确，自然界天天在和人类捉迷藏，人类的理论无法触及引力的本源。
时至今日，引力的本源问题已经成了物理学史上最大的悬案。
自然界也许真的在愚弄人类，让人类最早认识引力，但又将引力的本源深藏于自然的深处，用4个世纪的时光与人类捉迷藏。
目前，理论物理学家回过头去整理人类关于引力本源的探索历程，比较一致的看法是：引力的本源深藏在质量之中，既牛顿万有引力方程中的引力常数之中。这个常数，同样出现在爱因斯坦的广义相对论引力方程右边的项中。
现在，人类的认识已经深入到了构成质子、中子的基本单元——夸克，并确定自然界中夸克的种类一共有6种，而且夸克有“渐近自由”的基本性质。但是，夸克是由什么构成的?夸克的荷电机制是什么?这些更基本的问题依然没有答案。
虽然喧闹一时的弦理论声称可以解释夸克的性质及粒子荷电的机理，但是，弦理论却又提供不出任何可供人类从实验上验证这些机制的可行方法。因此，弦理论似乎更像是“数学游戏”，而非物理理论。
从笛卡尔到牛顿，又到爱因斯坦，直至今天，引力的本质成了物理学天空中一团最大的迷雾。粒子物理学的进步非但没有帮助人类解开引力之谜，反而将引力问题更加复杂化了。
特别是20世纪90年代发现宇宙暗物质之后，引力和暗物质之间的关系更是让这一谜团谜上加谜。可以肯定，暗物质和引力的本源有最直接的关系。但是，暗物质是什么?由什么粒子或者什么量子态构成?这些难题更是试图揭开引力之谜道路上遇到的新谜团。
引力似乎成了一个由谜团构成的魔盒，打开外面的大盒子，发现里面又装着几个小盒子；打开一个小盒子，又发现小盒子里面是更小的盒子，无穷无尽。
引力的本质已经成了挑战人类智力的最大游戏。这个游戏由笛卡尔、牛顿拉开序幕，而演出仍在继续，并且看不到终点。
1727年牛顿谢世后，关于引力本质的讨论一直没有停止过。18世纪是机械学观念流行的时代，在继承了笛卡尔的宇宙旋涡观念后，法国著名数学家拉普拉斯发展了宇宙旋涡理论，认为引力的本源源自于宇宙中存在宇宙旋涡，它带动了星体的运动，并产生出万有引力。
1831年英国物理学家法拉第发现电磁感应现象，后来又提出电磁场的概念，于是有人就认为引力也许如同电磁力一样是通过一种场——引力场来传递的。法拉第一度也曾对引力的本质入迷，他还试图通过引入“场”概念来统一引力和电磁力，但由于他本人是靠自学成才的，数学的基础太差，所以设想无法用数学表达出来。
1855年，麦克斯韦建立了电磁理论的基本方程，此后，麦克斯韦花费了大量时间试图建立电磁场方程，用一组方程来揭示万有引力的本质，但未能成功。
1915年，爱因斯坦基于物质的惯性质量与引力质量的等效性建立了广义的相对论。广义相对论用时空弯曲的概念来描述万有引力。由此推导出的引力方程包括了二部分，方程的左边是描述时空弯曲的张量式，方程的右边是描述引力源，即质量。由于是描述引力源的，所以方程的这一项包含了万有引力常数G。
万有引力常数
爱因斯坦不愧为划时代的物理学家，他对物理学有常人所不及的洞察力。就在广义相对论引力方程建立后的第二年，爱因斯坦在柏林科学院的一次会议上就说：“(广义相对论引力方程)左边的项(即描述空间的张量的项)是大理石一样的雕刻，但方程右边的项(即描述引力源的基)如同朽木。”很显然爱因斯坦看出了方程右边这一项的明显不足，因为它引入了一个经验常数——万有引力常数G，而正是这个常数为今后引力的量子化设置了一个永远无法逾越的障碍。
当采用量子场论的方法处理引力方程时，对场源即质量进行积分，得到的是一个无穷大的值。类似的情况也曾出现在电磁相互作用之中，当用量子场论方法处理电磁相互作用时，
对电场E积分也会遇到无穷大的情况，但是，这一问题不久就被解决。物理学家通过采取叫做“重正化”的方法处理时，可以将无穷大消除。但是将这一方法移植到引力场方程中却失败了，原因是，电荷的量纲在标准单位制中为零，所以，可以用重正化方法消除无穷大。而引力场方程中，质量的量纲是个负值，人类永远不到一个这样无穷大的函数，可以将另外一个无穷大抵消至一个有限的数字，而这一切不幸的根源就在于质量这个概念本身。

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