让时间和空间分家吧！

■ 梅拉里

牛顿对了、爱因斯坦错了吗？如果剖开时空的结构，回头聆听19世纪对于时间的看法，我们得到的是量子重力论。

过去数十年来，物理学家一直在为量子力学跟重力理论的结合而奋斗，毕竟自然界中其他作用力的身世早已厘清且各就各位，例如电磁力就可以用光子的量子力学运动来描述。但是，若想以量子重力来描述两个物体间的重力，马上就会遇到困难：最后计算出来的解都是无限大。现在，美国加州大学伯克利分校的物理学家侯拉瓦认为他发现问题所在了：这一切都跟时间有关。

更确切来说，问题在于爱因斯坦的广义相对论中空间和时间是如何结合的。众所周知，爱因斯坦推翻了牛顿系统中绝对的时间观，并提出时间事实上是另一个维度，和空间紧密结合在一起，所形成的时空结构是会受到物质影响而弯曲变形的。问题在于，在量子力学中，时间仍旧维持着牛顿力学系统中那种超然独立的角色，是物质演出的舞台，而不会受到物质出现与否的影响。这两种时间的概念是不相容的。

侯拉瓦表示，解决方式就是在非常高能量的状态下，把时间跟空间断开，一如受量子重力主导的早期宇宙。侯拉瓦说：“我回到牛顿的想法，将时间和空间视为不对等之物。”而在低能量状态，广义相对论便会从背景架构中浮现，将时间和空间重新缝合。

侯拉瓦以某些奇特物质改变相态的方式来解释这种广义相对论的浮现。举例来说，这就像低温液态氦的性质会发生剧烈改变，形成一种不具摩擦力的超流体。他以各种诡异相态转变的数学来建构他的重力理论，而且到目前为止都还可行，也能符合计算机仿真出的量子重力。

侯拉瓦的理论发表之后，等于为物理界打了一针强心剂。当初就是爱因斯坦预测水星运动的准确度高于牛顿的重力理论，广义相对论才大获全胜。侯拉瓦的重力理论也能获得一样的成功吗？目前的答案似乎是肯定的。葡萄牙里斯本大学的罗勃等人，已经运用该理论正确描述出行星的运动。

还有人对侯拉瓦的重力理论做出更大胆的声明，尤其是用来解释大爆炸理论中的奇点等宇宙学重大难题，因为物理定律在奇点无法成立。加拿大马吉尔大学的宇宙学家布兰登·博格在2009年8月《物理通讯评论D》的文章中表示，如果侯拉瓦的重力理论是正确的，那么宇宙并非如大爆炸般炸开，而是反弹开来的。他说：“充满物质的宇宙将会收缩到一个很小（但有限的）体积，然后再反弹开来。”根据布兰登·博格的计算，宇宙反弹所生成的涟漪，跟卫星已侦测到的宇宙微波背景辐射是相符的。他目前正在寻找其中的特征信号，以区隔出反弹理论跟大爆炸理论。

日本东京大学宇宙学家向山信治则表示，侯拉瓦的重力理论还创造出一个“暗物质的幻影”。他在2009年9月的《物理通讯评论D》的文章中解释，在特定情形中，侯拉瓦的重力会与一般物质交互作用而有所涨落，因此重力会比广义相对论所预测的稍高。基于这个影响，星系实际包含的物质比能观测到的要多。此外，韩国国立全北大学的宇宙学家朴武仁认为，能让宇宙加速膨胀的动力，或许是侯拉瓦的重力，而不是现今所认定的神秘暗能量。朴武仁表示，对宇宙起源最重要的一项解释，就是空无一物的空间其实有内在的能量去把宇宙往外推。这种内在能量并非来自于广义相对论，而是从侯拉瓦的重力方程式中自然推导而来的。