新猜想：引力只是熵的增加
科学家提出引力或源于微观粒子的无序运动，挑战传统理论。实验可验证的模型引发关注与争议。
几百年前，Isaac Newton 对自己的万有引力定律总有些不满足。1687年，他发表这一划时代理论，却始终困惑于两个物体如何能隔空相吸。Newton 和其他学者尝试用机械模型解释，设想空间中充满隐形粒子，从四面八方轰击物体。比如，左侧物体吸收左边来的粒子，右侧物体吸收右边来的粒子，最终净效应像是两物体被推到一起。然而，这些模型从未真正奏效。
后来，Albert Einstein 带来了更深刻的解释：引力是时空的扭曲，称为广义相对论。这一理论虽美妙，却也带来了新谜团。Einstein 自己也承认，这并非终极答案。于是，引力可能不是基本力，而是某种微观集体行为的产物，这一想法始终吸引着物理学家。比如，想象一群蜜蜂的集体舞动，看似杂乱却形成某种规律，引力或许也是如此。
今年初，Daniel Carney 领导的理论物理团队在劳伦斯伯克利国家实验室提出了一个现代版机械模型。“空间里可能存在某种我们看不见的气体或热系统，” Carney 说，“它以随机方式与物体相互作用，但平均下来，你会看到熟悉的引力现象：地球绕太阳转，苹果落地。” 这个模型让人联想到蒸汽机或冰箱里的粒子随机碰撞，引力或许就是这种混乱——也就是熵增——的副产品。
熵增引力这一概念并不新鲜，几十年来时有浮现，但始终是少数派观点。尽管如此，它从未被彻底否定，甚至连批评者也不愿完全排除其可能性。Carney 的新模型最大的亮点在于可实验验证，这在探讨宇宙神秘引力的理论中极为罕见。比如，研究者可以通过精密实验观察引力是否真是微观粒子的统计效应，就像观察一锅沸水里分子如何推动活塞。
广义相对论的魅力不仅在于它的数学之美，还在于它坦诚自己的局限。它预测恒星可能坍缩成黑洞，黑洞中心引力无穷大，时空像装满东西的购物袋般撕裂，理论无法描述接下来发生什么。更奇妙的是，广义相对论与热物理惊人相似，尽管其构建时并未涉及热学概念。黑洞只会吞噬、永不吐出，类似热量不可逆的流动。热量流动时，能量变得更无序，熵随之增加，量度这种混乱的增长。
量子力学研究进一步揭示，黑洞像发热的物体般释放能量。这暗示黑洞，甚至整个时空，可能由某些微观粒子构成。受此启发，物理学家探索时空如何从更微小的成分中浮现。主流方法基于全息原理，类比普通全息图：平面上刻下的波纹图案能营造深度感，宇宙的微观成分或许也通过某种模式生成额外的弯曲空间维度，引力自然浮现。
1995年，Ted Jacobson 在马里兰州大学发表了一篇著名论文，提出熵增引力的独特思路。此前，物理学家从广义相对论出发，推导其热学性质；Jacobson 却反其道而行，假设时空具有热学属性，并由此推导出广义相对论的方程。他的工作证实了引力与热学之间的深层联系。“他把黑洞热力学完全颠倒了，” Carney 感叹，“这结果让我困惑了大半辈子。”
受 Jacobson 启发，Carney 与 Manthos Karydas、Thilo Scharnhorst、Roshni Singh、Jacob Taylor 提出了两种模型。第一个模型设想空间充满量子粒子(量子比特)构成的晶格，类似指南针的指针，每个粒子有方向。当大质量物体置于其中，附近量子比特会像被磁化的铁屑般排列，产生低熵的有序区域。系统的自然倾向是增加熵，于是量子比特推动物体靠近，减少有序区域，像是两物体在相互吸引。Newton 定律的平方反比关系也自然浮现。
第二个模型更抽象，去掉了晶格结构。大质量物体仍受量子比特作用，但这些量子比特不再占据固定位置，甚至可能远在宇宙另一端。这反映了 Newton 引力的非局域性：宇宙中每个物体都对其他物体有微弱作用。量子比特的能量容量随物体间距离变化，距离近时熵更高，系统倾向于推动物体靠近，符合引力规律。
然而，这些模型并非完美。Carney 坦言，它们有些临时拼凑，量子比特的存在缺乏独立证据，力的强度和方向也需人工调整。Mark Van Raamsdonk，来自不列颠哥伦比亚大学的全息理论专家，质疑这些模型是否真正触及引力本质。他指出，模型缺乏引力的独特特征，比如自由落体时感受不到引力。Ramy Brustein，本-古里安大学的理论学家，曾对熵增引力抱有好感，但如今态度冷却，认为模型无法解释黑洞等强引力场景。
尽管如此，熵增引力的支持者，如阿姆斯特丹大学的 Erik Verlinde，认为不应低估弱引力场的研究潜力。他2010年的论文曾引发热议，提出引力是微观粒子的统计平均效应，在极弱引力场中，波动可能被观测到。就像平静湖面下的微小涟漪，只有在特定条件下才显露。
Carney 认为，新模型的最大价值在于激发新问题和实验方向。比如，若一个大质量物体处于量子叠加态(同时在两个位置)，其引力场会如何表现？熵增引力模型预测，量子比特会迫使物体迅速“坍缩”到单一状态。这与波函数坍缩的经典问题相关：量子系统如何从多种可能状态变为单一确定状态？Angelo Bassi 在里雅斯特大学领导的实验已排除部分坍缩模型，类似实验或许也能检验熵增引力。
即使 Van Raamsdonk 持怀疑态度，他也承认探索熵增引力有其价值。“既然我们尚未确定宇宙的引力是否由全息原理产生，探索其他机制显然有意义，”他说。如果这一大胆猜想最终成立，物理学家或许得重新定义引力——它可能不是宇宙的铁律，而只是微观世界混乱舞动的统计倾向。就像 Gerry Mooney 的那张经典海报所言：“引力，不只是好主意，它是定律。” 或许，未来我们得为这句标语加个问号。
