为了找出引力理论，为什么爱因斯坦必须是错误的：爱因斯坦的引力理论——广义相对论——已经非常成功地使用了一个多世纪。然而，它也有理论上的缺陷。

这并不令人惊讶：该理论预测在黑洞内的时空奇点处会出现失败，并且大爆炸本身也是如此。

与描述物理学中其他三种基本力量——电磁力和强弱核相互作用的物理理论不同，广义相对论仅在弱引力中进行过测试。

引力与广义相对论的偏差绝不是在宇宙中的每个地方都被排除或测试。而且，据理论物理学家说，偏差必然会发生。

偏差和量子力学

根据爱因斯坦的理论，我们的宇宙起源于大爆炸。其他奇点隐藏在黑洞内：在那里，空间和时间停止有意义，而能量密度和压力等量则变得无限大。这表明爱因斯坦的理论在那里失败，必须用更基本的理论来替换。

从天真的角度来看，时空奇点应该被量子力学解决，量子力学适用于非常小的尺度。

量子物理学依赖于两个简单的想法：点粒子毫无意义；海森堡的不确定性原理，它规定我们永远无法以绝对精确地知道某些量的值——例如，粒子的位置和速度。这是因为粒子不应被视为点，而应被视为波；在小尺度上，它们的行为就像物质的波一样。

这就足以理解，一个既包括广义相对论又包括量子物理学的理论应该摆脱这些病态。然而，所有试图融合广义相对论和量子物理学的尝试都必然引入偏差，从而违背了爱因斯坦的理论。

因此，爱因斯坦的引力不能是最终的引力理论。事实上，就在爱因斯坦于1915年引入广义相对论后不久，亚瑟·爱丁顿(最著名的是在1919年的日食中验证了这一理论)就开始寻找替代方案，只是想看看事情可能有多不同。

爱因斯坦的理论至今经受住了所有的测试，准确地预测了从水星轨道的进动到引力波存在的各种结果。那么，这些偏差在哪里隐藏？

宇宙学很重要

一个世纪的研究为我们提供了标准的宇宙学模型，即Λ-冷暗物质(ΛCDM)模型。在这里，Λ代表爱因斯坦著名的宇宙学常数，或类似特性的神秘暗能量。

暗能量被天文学家们为了解释宇宙膨胀的加速而人为地引入。尽管直到最近它极好地符合宇宙学数据，但从理论上来看，ΛCDM模型仍然是非常不完整和令人不满意的。

在过去的五年中，它也面临着严峻的观测挑战。最近，天文学家们报道了神秘的“哈伯常数危机”。这是一个大问题，因为它涉及到我们对整个宇宙的理解。

本文译自 Space，由 BALI 编辑发布。

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