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17世纪后期，牛顿提出了万有引力定律，把引力描述为无限延伸的场，并解释了苹果为什么落地而不往天上跑的原因，虽然理论非常有效，但他没有解释引力场的本质。直到18世纪初，爱因斯坦提出了广义相对论，他认为我们所谓的引力实际上是时空的弯曲。地球看似是沿着椭圆轨道绕太阳运行，实际上它是沿着弯曲时空中的直线运动。 爱因斯坦的引力理论在解释大质量物体的行为非常的成功。但是几年后，物理学家打开了一扇奇异的新世界：量子世界。这使科学家发现支配宇宙的其它三种基本力其实是由单一的初始基本力的交换而产生的：光子传达电磁力，强核力是由胶子传递的，弱核力的携带粒子则是W和Z玻色子。这些都已经被实验严格的证明了。 那么，物理学家自然要问，引力是否也是由某种粒子交换而产生的？为了连接引力和量子理论，物理学家提出了一种全新的假想粒子——引力子。虽然我们还从未观测到一个引力子，但是我们已经对它有足够的了解，如果它是真实存在的。 首先，由于引力的作用范围是无限的，并且引力随着反平方定律衰减（即 F ∝ 1/r2)，因此引力子必须是零质量的。我们之所以知道是因为如果光子有质量，就会改变指数上的“2”，而“2”是被实验严格验证的。就跟光子一样，引力子也以光速传播。 在广义相对论中，宇宙中质量和能量的分布是由一个 4×4 的矩阵所描述，数学家称之为二阶张量。这很重要，因为如果张量是引力的来源，我们就会发现引力子必须是一个量子自旋为2的粒子。如果你观测到一个无质量、自旋为2的粒子，那么你就找到了引力子。 那为什么还没有人找到引力子？主要的问题是，引力太弱了。 举个例子，在氢原子中，一个电子和一个质子之间的电磁力要比它们之间的引力强上10^39倍。一个更直观的例子是磁铁和别针的行为：一个磁铁可以对抗整个地球的引力，将别针吸引住。仔细想想你就会知道这意味着什么，一个你可以轻易握在手上的磁铁将别针往上吸，而整个星球的引力将它往下拉，磁铁依然获胜。也就是说一个单独的引力子是非常非常微弱的，这使一些科学家认为几乎不可能直接探测到这样的一个引力子。 有一些科学家认为引力只在我们生活的这个三维世界看起来很弱。不像其它的基本力，引力其实是可以传播到额外的维度。但是这些额外的维度被卷曲的非常的小，以至于我们无法察觉。现在，我们想象一根拉紧的绳索，对于一个走钢丝的人，它只能沿着绳索往前或往后走，绳索是一维的。但是对于蚂蚁来说，它们可以沿着绳索的周长四处乱爬，绳索看起来就是二维的。对于人类来说是一维的绳索，对于小生物却是二维的。 |
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