李新洲

有人認(rèn)為每一個(gè)進(jìn)展都是一種吉尼斯紀(jì)錄式的超越；有人認(rèn)為愛因斯坦是無法超越的，他是最偉大的經(jīng)典物理學(xué)家，同時(shí)又是量子論的發(fā)端者。我們說愛因斯坦之所以超越了牛頓，是因?yàn)閺V義相對論揚(yáng)棄了牛頓理論，并為觀測所證實(shí)。要超越愛因斯坦，新理論的創(chuàng)建者，必須揚(yáng)棄廣義相對論，使理論的邏輯更簡單，并為觀測所證實(shí)。

一百年前的11月25日是科學(xué)史上偉大的一天。在這一天，愛因斯坦公布了他的廣義相對論，這是他先前發(fā)表的狹義相對論的發(fā)展。狹義相對論描述了時(shí)間與空間的內(nèi)在聯(lián)系，經(jīng)過十年的努力，愛因斯坦找到了這種時(shí)空新關(guān)系如何徹底變革牛頓引力理論的正確答案。愛因斯坦得到了一個(gè)極其優(yōu)雅且邏輯簡明的方程：

時(shí)空的曲率+時(shí)空的拉伸=

8πG×能量動(dòng)量和內(nèi)應(yīng)力的分布，其中G是牛頓引力常數(shù)。這個(gè)方程告訴我們，如果想知道時(shí)空的曲率是多少.就應(yīng)當(dāng)知道時(shí)空中能量動(dòng)量和內(nèi)應(yīng)力是怎樣分布的，這個(gè)以愛因斯坦姓氏命名的方程，可以用來描述整個(gè)宇宙。從那時(shí)起，某一物體產(chǎn)生的引力不再被理解成物體對周圍事物所施加的吸引力，而是時(shí)空的變化。物體對周圍時(shí)空的擠壓或拉伸，迫使周圍其他物體偏移，發(fā)生變速運(yùn)動(dòng)。廣義相對論最優(yōu)美之處是理論自動(dòng)導(dǎo)致能量守恒定律，而在牛頓理論中必須外加這條守恒定律。

百年證實(shí)不尋常

百年來.人類對宇宙的理解取得了長足的進(jìn)步。宇宙比我們祖先所想象的古老得多，也大得多，并且充滿了諸如白矮星、中子星和黑洞這些廣義相對論所預(yù)言的物體。這使得早期以地球?yàn)橹行牡氖澜缬^顯得過于自大與狹隘，人類對自然的敬畏部分地轉(zhuǎn)化為對愛因斯坦的崇拜。與以往喜愛古代神話的那部分人群一樣，不少青年人喜愛上了科幻小說，而事實(shí)上科幻同樣與現(xiàn)代科學(xué)有明顯矛盾。對愛因斯坦的崇拜，使得諸如時(shí)間機(jī)器、平行宇宙、回到未來這樣的探索性理論成了好萊塢謀取票房的手段。

由于G是一個(gè)十分小的常數(shù)，所以需要很大的質(zhì)量才能使時(shí)空明顯地彎曲。倒數(shù)1/G可以看作是時(shí)空“剛性”的度量。根據(jù)日常經(jīng)驗(yàn)，時(shí)空是非常堅(jiān)硬的。地球全部質(zhì)量引起的時(shí)空彎曲僅僅是地球表面曲度的十億分之一，對于日常觀測來說，這實(shí)在是太小的一個(gè)量級(jí)。然而廣義相對論預(yù)言，經(jīng)過太陽邊緣的星光將會(huì)彎向太陽。其彎曲程度兩倍于牛頓力學(xué)所預(yù)言的。對這一預(yù)言必須等到日全食時(shí)才能進(jìn)行檢驗(yàn)，因?yàn)橹挥性谌杖车那闆r下靠近太陽的恒星才能被觀測到。在第一次世界大戰(zhàn)停戰(zhàn)一周年之際，一次日全食所投下的陰影從非洲西部開始，橫掃大西洋直達(dá)巴西北部。英國天文學(xué)家愛丁頓（A.Eddington）率領(lǐng)的一個(gè)觀測隊(duì)宣布了觀測結(jié)果：光線彎曲程度與愛因斯坦的預(yù)言一致，是牛頓力學(xué)計(jì)算值的兩倍。這是科學(xué)史上一個(gè)令人崇敬的戲劇性時(shí)刻。愛因斯坦理論上的深刻闡述，已在偉大的自然實(shí)驗(yàn)室得到了證實(shí)。

廣義相對論的第二個(gè)驗(yàn)證是水星近日點(diǎn)進(jìn)動(dòng)。法國天文學(xué)家勒韋里耶（u.Le Verrier）用牛頓定律計(jì)算其他行星對水星近日點(diǎn)進(jìn)動(dòng)影響時(shí)，發(fā)現(xiàn)理論計(jì)算和天文觀測值有百分之一的偏差。為此，許多科學(xué)家曾假設(shè)是由于太陽周圍的塵埃，或者太陽不是精確的球形而引起，但觀測否定了這些假設(shè)。廣義相對論斷言這個(gè)偏差是由牛頓定律的不精確所引起的，并計(jì)算出這個(gè)偏差值是每世紀(jì)43弧秒，與勒韋里耶發(fā)現(xiàn)的值相符。當(dāng)雷達(dá)能夠辨別水星上的山峰和峽谷后，用雷達(dá)就能精確地測量水星的軌道，近日點(diǎn)進(jìn)動(dòng)與廣義相對論的預(yù)測完全一致。

廣義相對論的第三個(gè)驗(yàn)證是：引力場中的鐘應(yīng)當(dāng)走得慢。在引力場里的人，應(yīng)比沒有引力環(huán)境中的人實(shí)際上要衰老得慢一些。這一引人注目的時(shí)鐘變慢效應(yīng)很小.必須要用精確的原子鐘來測量?？茖W(xué)家將一個(gè)原子鐘放到遠(yuǎn)離地球的空間軌道上，過了一段時(shí)間后，將它收回來與地球上的另一個(gè)原子鐘比較，觀測結(jié)果與廣義相對論一致。

令人驚異的是，利用廣義相對論可以描述離地球3萬光年以外的一對中子星的運(yùn)動(dòng)。它們的引力強(qiáng)度要比太陽系中任何一處的引力強(qiáng)10倍。經(jīng)過20多年的觀測，人們發(fā)現(xiàn)它們的運(yùn)動(dòng)與廣義相對論符合得極好，理論預(yù)測精確度達(dá)到1/10.這相當(dāng)于測量地球赤道長度誤差不超過阿米巴細(xì)菌尺寸的1/10。

百年證實(shí)漫漫路，似乎所有的觀測都在證實(shí)廣義相對論，但引力波是個(gè)例外。自從愛因斯坦預(yù)言引力波的存在后，科學(xué)家們在世界各地建造費(fèi)用高昂的大型探測器，希望能借此傾聽來自宇宙深處的聲音。人們期待有朝一日能親耳聽到恒星的爆炸、中子星的碰撞、黑洞的創(chuàng)生，或許由此而洞悉宇宙深處的所有奧秘。

目前地球上許多不同地方的天線幾乎一刻不停地運(yùn)轉(zhuǎn)著，期待著某個(gè)超新星或銀河系中心看不見的引力坍縮出現(xiàn)。概率當(dāng)然不大，但設(shè)備已達(dá)到非?？煽康牡夭?，它們?yōu)槭廊颂峁┝藰O佳的發(fā)現(xiàn)引力波信號(hào)的機(jī)會(huì)。通過測量脈沖星信號(hào)的殘差來探測宇宙中的超大質(zhì)量黑洞產(chǎn)生的引力波.該領(lǐng)域國際上主要由澳大利亞的PPTA fParkes Pulsar Timing Array）組、歐洲的EFTA（European Pulsar Timing Array）組和美國的NANOGrav（North American Nanohertz Observatory for Gravitational Waves）組在競爭。目前做得最好的是澳大利亞組，雖然目前尚未探測到信號(hào)，但預(yù)計(jì)在未來十年之內(nèi)，該方法就應(yīng)該真正探測到信號(hào)。我國在建的500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡（Five hundred meters AoertureSpherical Radio Telescope，F(xiàn)AST）和參與的平方公里射電陣（Square Kilometre Array，SKA），也屬于這類探測器。另一種設(shè)想就是用激光干涉來探測引力波。分光器將光線分成兩條路徑，當(dāng)引力波通過時(shí)，一條路徑收縮，而另一條路徑膨脹。這樣，我們就可以通過干涉儀在輸出條紋圖案上所形成的亮度變化探測到引力波的存在。通過量子力學(xué)的計(jì)算，要使激光干涉儀達(dá)到10-21靈敏度，必須裝備十萬瓦的激光器和一條長達(dá)幾萬米的基線。已經(jīng)建成并運(yùn)行的激光干涉儀引力波天文臺(tái)主要有美國的LIGO（Laser Interferometer GravitationalWave Observatory）和歐洲的VIRGO，目前兩者都在系統(tǒng)升級(jí)之中。在不久的將來，科學(xué)家期待它們看到中子星或者小黑洞并合所產(chǎn)生的引力波輻射。此外，還有歐洲的LISA（Laser Interferometer Space Antenna）。預(yù)計(jì)2020年或更晚一些可以發(fā)射并投入運(yùn)行。日本的KAGRA（Kamioka Gravitational Wave Detector）也已進(jìn)行了前期投入，在神同開挖了3000米的隧道準(zhǔn)備安裝激光干涉儀。

盡管人們進(jìn)行了鍥而不舍的努力，愛因斯坦引力波預(yù)言的證實(shí)仍在期待中。

疑云已諾上心頭

波普爾（K.Popper）的著作《猜想與反駁》頗為我國知識(shí)界所熟悉，1980年代出版了中譯本。邏輯實(shí)證主義主張科學(xué)家通過歸納、反復(fù)的經(jīng)驗(yàn)檢驗(yàn)或觀察，去證明一個(gè)理論。波普爾否定這個(gè)觀點(diǎn)，他認(rèn)為即使以往的觀察都證明某一理論是有效的，也無法保證下一次觀察會(huì)給出同樣的證明。所以波普爾認(rèn)為，觀察永遠(yuǎn)也不能證明一個(gè)理論，而只能證偽它。波普爾還把他的證偽原則擴(kuò)展為一種哲學(xué)，并稱之為批判理性主義。當(dāng)某一科學(xué)家提出一種設(shè)想，立刻就會(huì)有一批科學(xué)家試圖用相反論證或相反的實(shí)驗(yàn)證據(jù)推翻它。一些科學(xué)家嘗試找到相反的觀測證據(jù)來證偽廣義相對論。

在廣義相對論誕生后的第18個(gè)年頭，天文學(xué)家茨維基（F.Zwicky）在研究后發(fā)星系團(tuán)（Coma Cluster）過程中.發(fā)現(xiàn)星系在星系團(tuán)中的旋轉(zhuǎn)與愛因斯坦方程計(jì)算出的結(jié)果不相吻合。通過測量該星系團(tuán)中心、周圍的各星系運(yùn)動(dòng)，推算出它的質(zhì)量比用星系團(tuán)亮度計(jì)算出的質(zhì)量高了500倍。如果采用通過亮度計(jì)算的質(zhì)量，那么依照觀測到的星系轉(zhuǎn)動(dòng)速度，它們早就應(yīng)該被星系團(tuán)拋出去了。如何解釋這一不合理現(xiàn)象呢？有兩種迥然不同的方式來擺脫面臨的尷尬窘態(tài)。其一，揚(yáng)棄廣義相對論來解釋星系為什么跳著失衡的舞步：其二.廣義相對論是唯一正確的引力理論，所以人們必須假定存在一種難以捉摸的物質(zhì)。這種物質(zhì)不會(huì)對天體的亮度產(chǎn)生影響，但會(huì)對天體的運(yùn)動(dòng)形成制約?；趷垡蛩固沟臋?quán)威性，到1970年代，第二種觀點(diǎn)已被人們廣為接受，并命名這種物質(zhì)為暗物質(zhì)。

1975年，美國天文學(xué)家塔利（R.B.Tully）和費(fèi)希爾（J.R.Fisher）發(fā)現(xiàn)了一條經(jīng)驗(yàn)定律：只要了解某個(gè)旋渦星系的亮度，就能推算出其恒星的運(yùn)動(dòng)速度。換句話說，只要知道星系的可見物質(zhì)的質(zhì)量而不是總質(zhì)量，就能推算出恒星的運(yùn)動(dòng)速度。面對這條定律，奉廣義相對論為圭臬的人并未感到驚慌，他們假定在旋渦星系中暗物質(zhì)和可見物質(zhì)總是以同樣的方式分布，于是就避免了觀測與理論的沖突。自1994年開始，美國天文學(xué)家麥高（s.McGaugh）試圖證明塔利一費(fèi)希爾關(guān)系僅僅適用于旋渦星系，而與其他類型星系無關(guān)。經(jīng)過十多年研究探索，麥高幡然醒悟，改弦更張，他指出不論是旋渦星系，或者橢圓星系，還是不規(guī)則星系，星系的總質(zhì)量與星系所含恒星的速度4次方成正比。塔利一費(fèi)希爾關(guān)系對所有星系類型都是成立的！

麥高的觀測結(jié)果與暗物質(zhì)不兼容。根據(jù)基于廣義相對論的宇宙標(biāo)準(zhǔn)模型，星系形成過程是極其復(fù)雜的。粗略地說，星系形成之初，時(shí)空中充滿著暗物質(zhì)和可見物質(zhì)，而由量子擾動(dòng)演化而來的擾動(dòng)使暗物質(zhì)匯聚成暗暈，暗暈將可見物質(zhì)吸引過來，并進(jìn)一步旋轉(zhuǎn)壓縮成為星系。這樣看來，就應(yīng)當(dāng)存在可見物質(zhì)浸潤在暗暈中的較小星系，也應(yīng)當(dāng)存在由薄的暗物質(zhì)云包裹著的較大星系。況且，我們所看到的星系擁有不同歷史，又是形態(tài)各異，憑什么它們都得符合同一條定律？塔利一費(fèi)希爾定律如此行之有效。絕不會(huì)只是巧合。

疑云已諾上心頭?！爸Z”者決定重新審視廣義相對論并拋棄暗物質(zhì)這一輔助概念；“已”者仍然視廣義相對論為圭臬，他們認(rèn)為只要深化暗物質(zhì)的細(xì)節(jié)就能解釋星系中恒星的奇異運(yùn)動(dòng)。是“諾”還是“已”，歐洲核研究組織（CERN）的大型強(qiáng)子對撞機(jī)（LHC）是一塊試金石。經(jīng)過30多年的努力，各種暗物質(zhì)粒子探測器仍然徒勞無功，人們便將希望寄托在LHC上。然而，盡管LHC的對撞能量不斷增加，迄今仍未發(fā)現(xiàn)扮演暗物質(zhì)角色的超對稱粒子。雖然暗物質(zhì)領(lǐng)域的專家們不愿承認(rèn)自己所處的窘境，他們確實(shí)有些焦躁了。在不久的將來，他們也許將用另一種候選者來替代超對稱粒子，或者干脆放棄這樣的探測。

路曼曼其修遠(yuǎn)兮

當(dāng)你正在閱讀這篇文章時(shí)，插在你耳中的iPod耳機(jī)中正播放著康定情歌；當(dāng)你面對暗物質(zhì)是否存在的論證與反論證時(shí)，正打算讓自己稍微定下神進(jìn)行思索的那一刻，口袋里的手機(jī)響了起來，一條信息頃刻讓你的注意力轉(zhuǎn)移。美國當(dāng)代作家卡爾（N.Cart）將此稱為“淺陋（Shallow）”，網(wǎng)絡(luò)鼓勵(lì)人們蜻蜓點(diǎn)水般從多種信息來源中廣泛采集碎片化的信息，許多人因此喪失了專注能力、沉思能力和反省能力。網(wǎng)絡(luò)時(shí)代的浮躁，也或多或少地影響到了引力研究領(lǐng)域。

20多年前.粒子物理學(xué)與天體物理學(xué)領(lǐng)域率先開放了觀測數(shù)據(jù)和研究論文，在arXiv網(wǎng)站上可以發(fā)布未經(jīng)同行評議的論文。在2014年度，就大約有10萬篇論文提交到arXiv網(wǎng)站發(fā)布，來經(jīng)同行評議的論文不僅可能會(huì)增加一些沒有意義的結(jié)果，還會(huì)干擾理論物理學(xué)家的工作。誤導(dǎo)性的新聞報(bào)道又常常將這些未加論證的結(jié)論廣泛傳播。作為一個(gè)典型例子，隨著今年3月8號(hào)arXiv上的一篇論文發(fā)布，作者所在的大學(xué)立即發(fā)布了新聞報(bào)道。新聞稿說，在銀河系附近發(fā)現(xiàn)的富含暗物質(zhì)的矮星系里，發(fā)現(xiàn)了y射線存在的信號(hào)，這符合暗物質(zhì)粒子湮沒時(shí)產(chǎn)生的高能輻射的事實(shí)。雖然該文作者承認(rèn)，光子只是噪聲水平的3到4倍，結(jié)果并不十分確定。整篇新聞報(bào)道卻暗示了這是一個(gè)激動(dòng)人心的發(fā)現(xiàn)！不久以后，論文作者使用了升級(jí)版的分析軟件，提高了靈敏度后，他們明白了在費(fèi)米y射線衛(wèi)星大面積望遠(yuǎn)鏡（Large Area Telescope，LAT）照片分析中得到的只是噪聲，而不是暗物質(zhì)的證據(jù)。此外，當(dāng)數(shù)據(jù)開放以后，誤用數(shù)據(jù)的風(fēng)險(xiǎn)也在增加。觀測數(shù)據(jù)通過復(fù)雜的算法和校準(zhǔn)過程，轉(zhuǎn)化成所有理論物理學(xué)家原則上都可使用的量化數(shù)值，但是只有設(shè)備的建造者才具備降低噪聲影響的技能。

即使經(jīng)過同行評議，并發(fā)表在諸如美國《物理評論快報(bào)》（Physzcal Review Letters）這樣有影響的學(xué)術(shù)刊物上的論文，仍然難以避免網(wǎng)絡(luò)時(shí)代的影響。一個(gè)著名的例子是去年的原初引力波證據(jù)的研究報(bào)告。研究證據(jù)來自位于南極的BICEP2（Background Imaging of Cosmic Extragalactic Polarization 2），證據(jù)表明存在旋渦狀的偏振模式。在粒子物理學(xué)領(lǐng)域，新發(fā)現(xiàn)成立的閾值通常為5個(gè)西格瑪：如果一個(gè)信號(hào)是平均噪聲水平的5倍以上，那么這一結(jié)果是隨機(jī)噪聲的概率大約為350萬分之一。BICEP2的信號(hào)本身不存在任何問題.檢測標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到了7個(gè)西格瑪，問題的關(guān)鍵在于信號(hào)究竟是不是來自原初的宇宙，銀河系中的塵埃也會(huì)輻射出這種偏振模式。普朗克衛(wèi)星在9個(gè)頻率上收集全空間的微波背景輻射，研究結(jié)果與BICEP2團(tuán)隊(duì)不一致。最終。BICEP2和普朗克衛(wèi)星的研究人員合作得到了可靠的結(jié)果。原初引力波仍然處在薛定諤貓的狀態(tài)，沒有得到確認(rèn)。人們不禁要問，為何不在文章正式發(fā)表之前兩者就攜手合作？

欲速則不達(dá)，要超越愛因斯坦絕非一日之功。力戒浮躁淺陋，在喧囂的網(wǎng)絡(luò)時(shí)代尤為重要。路曼曼其修遠(yuǎn)兮。證實(shí)或證偽廣義相對論的引力學(xué)家仍需上下而求索。

陶然樂在求索中

愛因斯坦方程中，本就含有時(shí)空拉伸項(xiàng)，并能簡單地取成宇宙學(xué)常數(shù)項(xiàng)。盡管人們尚不能解釋宇宙學(xué)常數(shù)為什么這樣小，但是愛因斯坦理論已能解釋宇宙正在加速膨脹的觀測事實(shí)。與此不同的是，為了解釋塔利一費(fèi)希爾定律卻要大費(fèi)周章，能不能放棄暗物質(zhì)假設(shè)，改弦更張呢？事實(shí)上，以色列天體物理學(xué)家米勒格羅姆（M.Milgrom）早在麥高的發(fā)現(xiàn)之前十多年就放棄了暗物質(zhì)假設(shè)，提出了一種新理論。米勒格羅姆稱新理論為修正牛頓動(dòng)力學(xué)（Modified Newtonian Dynamics，MOND）理論。在MOND理論中，物體之間的吸引力不再像牛頓及愛因斯坦所預(yù)言的那樣隨物體間距離呈平方反比式降低。當(dāng)加速度低于10-10米/秒z時(shí)，引力減小的速度就要小得多，所以星系邊緣的引力要比愛因斯坦理論所預(yù)言的大，這就使得塔利一費(fèi)希爾定律得至U解釋。

牛頓在致胡克（R.Hooke）的信中說，“如果說我看得比別人更遠(yuǎn)，那是因?yàn)槲艺驹诹司奕说募缟?。”科學(xué)乃至整個(gè)文明是累積前進(jìn)的，它的每次超越都建立在已有的成果之上。誰站在巨人的肩膀上，誰就能看得更遠(yuǎn)。歷史的經(jīng)驗(yàn)告訴我們，超越前人的牛頓如此，超越牛頓的愛因斯坦也是如此。要超越愛因斯坦，就必須繼承和發(fā)揚(yáng)廣義相對論的優(yōu)美之處。MOND理論確實(shí)是改弦更張，但米勒格羅姆沒有站上愛因斯坦的肩頭。MOND理論沒有繼承廣義相對論的優(yōu)美之處，它只是一種唯象的理論，不具備協(xié)變性這個(gè)起碼要求。2004年，貝肯斯泰因（J.Bekenstein）提出了張量一矢量一標(biāo)量理論（Tensor-Vector-Scalar Gravity，TeVeS），這是一個(gè)協(xié)變的MOND理論。盡管貝肯斯泰因曾因建議黑洞具有熵而享譽(yù)學(xué)術(shù)界，但他的TeVeS沒有通過檢驗(yàn)。利用TeVeS進(jìn)行的星系運(yùn)動(dòng)數(shù)值模擬中，星系運(yùn)動(dòng)得過快，好像星系團(tuán)缺失了一半質(zhì)量。歷史真會(huì)開玩笑，人們仿佛又回到了茨維基引入暗物質(zhì)概念的1933年。

不論是牛頓還是愛因斯坦，他們的理論體系都包含著深層次的哲學(xué)內(nèi)涵。絕大多數(shù)的當(dāng)代物理學(xué)家不再理會(huì)這些隱藏在深處的哲學(xué)思辨.只是運(yùn)用已有的物理定律，埋頭去制造各種激光器、超導(dǎo)體和計(jì)算設(shè)備，從而博得包括政治家在內(nèi)的各個(gè)階層的喝彩。我們不應(yīng)苛求科學(xué)家，他們并非人人是圣賢?？茖W(xué)家需要通過競爭獲得職位、資助、職業(yè)指標(biāo)（比如h指標(biāo)）和獎(jiǎng)項(xiàng)，所以他們往往會(huì)急于求成，難以十年磨一劍。然而，少數(shù)引力學(xué)家是個(gè)例外，他們回到笛卡爾哲學(xué)沉思的范式上振聾發(fā)聵地發(fā)問：愛因斯坦的廣義相對論在理論與觀測兩方面都是不二理論嗎？

事實(shí)上，德國數(shù)學(xué)家外爾（H.Weyl）早在1918年就提出了他的規(guī)范不變幾何理論，為了超越廣義相對論，外爾的出發(fā)點(diǎn)是將引力和電磁力同時(shí)納入時(shí)空流形的單一幾何結(jié)構(gòu)中去。眾所周知，在廣義相對論中，矢量的長度總是可積的。而只有在無引力場的時(shí)空區(qū)域，矢量的平行移動(dòng)才是可積的。在外爾理論中，矢量長度不可積性將預(yù)言一些新的效應(yīng)。例如，沿不同路徑移動(dòng)的全同時(shí)鐘，由于電磁場的貢獻(xiàn)，當(dāng)它們重新會(huì)合時(shí)，它們不再走得一樣快了。利用近代的穆斯堡爾效應(yīng)技術(shù).可以證明外爾預(yù)言的效應(yīng)非常小。在外爾理論的時(shí)代，觀測技術(shù)不具備看到譜線紅移的能力，愛因斯坦將此作為批判外爾理論的有力武器。鑒于這個(gè)原因，外爾理論很快就被舍棄了。

此后，修正廣義相對論的研究層出不窮。早期包括卡盧察（T.Kaluza）用芬斯勒（P.Findler）幾何，薛定諤（E.Schrodinger）用非對稱度規(guī)，泡利（w.Pauli）和菲耶爾（M.Fierz）用有質(zhì)量引力理論來修正廣義相對論。惠勒（J.A.Wheeler）將時(shí)空中的蟲洞看作荷電粒子的一種模型，取名為幾何動(dòng)力學(xué)。依此看來，幾何便是一切。引力場、電磁場和其他的場無非是度規(guī)產(chǎn)生的某種畸變，粒子的質(zhì)量和電荷與時(shí)空的拓?fù)湫螒B(tài)有關(guān)。然而，迄今為止這仍是一種方案，而不是一種完整的理論。布蘭斯（C.Brans）和迪克（R.H.Dicke）提出了一種修正理論，使引力理論與馬赫原理相一致。這種標(biāo)量一張量理論有一個(gè)使人不滿意的地方，那就是標(biāo)量場缺少明顯的幾何意義。到了21世紀(jì)，引力學(xué)家又提出了f（R）和f（T）理論修正廣義相對論，這里的R和T分別是幾何空間的曲率標(biāo)量和撓率標(biāo)量。然而，上述所有理論，或者在理論上或者在觀測上存在著一些問題，均未成為超越廣義相對論的候選者。

實(shí)質(zhì)性的突破是新近由德拉姆（C.de Rham）、加巴達(dá)杰（G.Gabadadze）和托利（A.J.Tolley）取得的，他們克服了泡利一菲耶爾線性理論和它的非線性擴(kuò)充理論的內(nèi)在困難。提出了一種全新的有質(zhì)量引力理論，學(xué)術(shù)界將其稱為dRGT理論。從有質(zhì)量引力理論問世以來，有兩個(gè)難以逾越的困難。首先，不管引力子的質(zhì)量有多小，它以5個(gè)自由度傳播，而廣義相對論中的引力子是無質(zhì)量引力子，僅以2個(gè)自由度傳播。這是所謂vDVZ（van Dam-Veltman—Zakharov）不連續(xù)性佯謬的根源。魏因施泰因（A.I.Vainshtein）機(jī)制解答了這個(gè)疑難，在無質(zhì)量極限時(shí)，額外自由度被非線性的自相互作用所屏蔽。其次，非線性的有質(zhì)量引力理論會(huì)出現(xiàn)BD（Boulware-Deser）鬼，這將使理論是不穩(wěn)定的。dRGT理論在所有微擾階上避免了鬼的出現(xiàn)。除此以外，dRGT理論像廣義相對論一樣具有非線性微分同胚不變性。換句話說，dRGT理論繼承了愛因斯坦理論的優(yōu)美之處。在觀測上，引力子質(zhì)量被限定在10-30～10-33電子伏范圍，這使得dRGT理論與現(xiàn)有的觀測相符，又留下了新的觀測窗口。

在紀(jì)念廣義相對論發(fā)布一百周年之際，也許最重要的啟迪就是科學(xué)沒有止境。盡管何時(shí)何人超越愛因斯坦，我們?nèi)詿o確切的答案。但是，學(xué)無射，問無窮，科學(xué)沒有終點(diǎn)，愛因斯坦必將會(huì)被超越！