宇宙的觀測表明，看不見的重力源——暗物質——拉扯著星系中的恒星，而另一種神秘的力量——暗能量——則驅動宇宙以越來越快的速度膨脹。然而，它們的證據都取決於重力在所有尺度上都以相同的方式運作的假設。如果這不是真的怎麽辦？在這一集中，理論物理學家 克勞迪婭·德·蘭姆 （開啟新分頁） 向主持人解釋了她對另一種名為「Massive Gravity」的解釋 詹娜·萊文 （開啟新分頁） .
詹娜·萊文： 在我們的宇宙中，有一種力是不可避免的：重力。暗物質可以躲避光線。顯然，幾乎所有東西都來自暗能量。
然而，沒有什麽能逃避重力。它是無所不在的木偶師，耐心地拉扯著宇宙中的一切。牛頓將重力描述為一種力。愛因史坦放棄了重力作為一種力，轉而支持彎曲的時空。
但是，在概念上，超越時空是什麽呢？有量子重力嗎？重力可以再次覆寫 嗎， ？
我是 Janna Levin， 我和我的搭檔主持人輪流對著麥克風 史蒂夫·斯特羅加茨 （開啟新分頁） ，探索當今數學和科學中最大的問題。
在這一集中，我們詢問物理學家 Claudia de Rham，重力在粒子層面可能隱藏了什麽？這會如何改變我們對時空的基本理解呢？
Claudia 是倫敦帝國理工學院的理論物理學教授和物理系副主任。她的研究領域是粒子物理學、重力和宇宙學的交叉領域。由於她在巨大重力方面的工作，她獲得了無數榮譽，包括布拉瓦尼克青年科學家獎、西蒙基金會獎和美國藝術與科學院院士。她還是一本非常私人的新書的作者， 墜落之美 （開啟新分頁） 】中，講述了她畢生追求理解重力的故事。Claudia，非常感謝您參加我們的節目。
克勞迪婭·德·拉姆： 快樂。謝謝。
萊： 我真的很期待和我交談。我有點想開始，如果不是一開始，至少可以追溯到牛頓。牛頓做出了這一令人難以置信的飛躍，他意識到，如果萬有重力可以使蘋果從樹上掉下來，也許它可以使月球保持在環繞地球的軌域上，這是規模上的巨大飛躍。那麽，愛因史坦是如何從它躍升到像 彎曲時空這樣抽象 的東西的呢？
德·蘭姆： 我的意思是，這太不可思議了。你說的從牛頓到意識到重力不僅僅是來自地球的重力，已經完全正確了。這真的是已經非常普遍的東西。從牛頓到各個時代的思想飛躍確實非常了不起。
這真的需要我們坐下來思考一下，某件事如何讓一個蘋果掉在地球表面，而不僅僅是對此負責。它還負責太陽系上行星的軌域，以及星系是如何形成的，宇宙是如何形成的。只要理解重力就絕對作用於每一個尺度、每個人、每個人，以某種普遍的方式，這真是不可思議。從牛頓到愛因史坦，還有一個更深的飛躍。
我認為真的有兩個進步，一個是在普遍性的層面上，不僅以同樣的方式統一了重力對每個人的行為和作用，而且還在 狹義相對論的層面上統一了空間和時間 的方面。你不認為它與重力有關，但它真的很重要。
萊： 是的，這是一個相當大的飛躍。
德·蘭姆： 這是一個巨大的飛躍。
萊： 這是一個巨大的飛躍。比如，為什麽是時空？我的意思是，這裏我們談論的是具有品質的物體之間的力。然後愛因史坦說，「啊，品質並不是最重要的。
德·蘭姆： 這太不可思議了。
萊： 它實際上是任何型別的能量，包括無品質的東西。它實際上是關於事物如何影響時空，然後是時空如何影響事物。
德·蘭姆： 是的，重力是普遍的，這一點很關鍵，因為這意味著它影響著每個人。在某種被加速的運動、處於加速的參考系中與具有重力感或重力拉力之間存在某種等價性。
運動的概念在某種程度上與重力的概念一樣無處不在。因此，重力本身不能是一種力，因為你可以透過改變你的視角、改變你的參考框架來與它聯系起來。所以這就是你如何在這種重力和重力、加速度以及空間和時間的運動之間實作跳躍，以及你周圍的時空結構如何真正告訴你重力如何影響你。這絕對令人難以置信，但它卻奏效了。它的效果非常好。
萊： 你真的在書名中提到了這一點，但感受到重力真的是感覺你墜落在一個自由的時空中。你只是——你把其他所有打斷你跌倒的東西都拿出來了。現在，就我而言，是椅子和地板。但是如果你拿走了所有東西 ， 我會體驗到重力就像自由下落一樣。當然，這是您標題中一個非常漂亮的參考。
德·蘭姆： 沒錯。墜落實際上有一種美感，我認為在地球上，這本身就是一件美妙的事情。但同時，它也阻止我們充分理解什麽是自由落體。
例如，我們體驗到重力是你的椅子或鞋底，或者任何將你固定在地球表面的東西。這就是我們感受到重力的壓力，但現實是，重力感覺 [就像] 什麽都沒有。從某種意義上說，這只是自由。
當有東西掉下來砸在地板上時，如果你的腿斷了或花瓶壞了，你可能會認為這是重力，但實際上這不是重力本身。這就是結束。墜落的結束，重力的結束。
墜落的美妙之處其實是完全免費的。從某種意義上說，軌域就是它。你正在以一種最純粹的方式體驗重力，沒有什麽能阻止你體驗這種完全的重力。就其本身而言，這是非常深刻、非常美麗的東西。
萊： 是的，國際太空站的太空人是漂浮的，不是因為他們感覺不到重力，對吧？而是因為他們正在下降。他們正在圍繞地球墜落。
德·蘭姆： 沒錯。沒錯，沒錯。因為他們只感受到重力，這就是讓他們體驗到重力的原因。
萊： 現在，愛因史坦把這個概念，你所描述的這個等價，稱為他一生中最快樂的想法。它開啟了我們以前真正沒有的宇宙觀，就像大霹靂、黑洞和膨脹的宇宙一樣。所有這一切都源於從牛頓到時空的轉移。
德·蘭姆： 是的，我認為正如你所說，這真的令人難以置信。因為它讓你意識到，這不僅僅是品質相互吸引，這本身就是一個美麗的概念，但它比這要強大得多。它是任何事物，任何生活在你們時空中的東西，都會對重力產生影響，因此也會透過重力對自身和他人產生影響。
這確實讓我們明白，這不僅僅是關於行星的運動或星系的結構。它是關於宇宙本身的整個存在。只是宇宙的概念，大霹靂的概念需要一些時間概念，因此在重力概念本身中無處不在。然後，在某種意義上，將宇宙的整個結構以及擁有自己生命的東西活起來。
這是非常動態的。這不是這種靜態的概念，即某物掉落是因為你讓它掉落。從某種意義上說，它實際上是讓宇宙的整個結構保持活力。
萊： 所以這是對整個宇宙的難以置信、難以置信的成功描述。突然之間，我們有了大霹靂的科學概念，這甚至讓愛因史坦都感到驚訝，宇宙正在膨脹，正如你所說，有這種 暗能量 和 暗物質 ，我們看不到，但我們只能從它們的重力效應中推斷出來。
然而，你在 【墜落之美 】中說，廣義相對論直截了當地談到了它的失敗。你說理論必定會失敗，一個全新的實體層等待揭開面紗。廣義相對論真的會失敗並達到極限嗎？
德·蘭姆： 哦，是的。我想我不是唯一一個這麽想的人。我想我會說廣義相對論所描述的重力之美在於，我們知道總會有一天， 廣義相對論的描述無法 準確描述正在發生的事情。
你會認為失敗應該被忽視，或者它是理論的缺陷。實際上，我認為這是一件非常深刻的事情。這是一個機會。一個理論提出自己的訊號來說明它何時會崩潰是非常完美的。如果我們擁有的所有型號都擁有它，我們將走得更遠、更快。我們知道什麽時候該停下來。我們知道什麽時候必須睜開眼睛去尋找新事物。
但我們知道愛因史坦的廣義相對論有些地方不太對勁。例如，當涉及到黑洞時。我們知道，如果我們相信愛因史坦的廣義相對論，當我們非常非常接近黑洞的中心，即黑洞的內部時，原則上我們可以測量一些可觀測物，它們似乎會變得隨心所欲。幾乎是無限的。
這並不是說存在一個物理可觀察物件，它在自然界中可以是無限的。你不會有那個。但這意味著我們用來描述那裏發生的事情的工具已經失敗了。這就是愛因史坦告訴我們的方式，「好吧，我現在停下來。
萊： 「你得做點別的事情。」
德·蘭姆： 是的，你必須帶點別的東西。真的很美。一個理論預測自己的失敗真的很深奧。如果我們從牛頓的重力理論中得到這一點，我們就能夠在我們需要觀測告訴我們它們不再匹配之前預測廣義相對論或接下來會發生什麽。
萊： 嗯嗯。所以這些奇異點，比如在大霹靂中或黑洞的中心，你說你不相信它們在物理上是真實的，你把它們當作告訴我們它正在失敗的理論——它促使我們去追求什麽？它告訴我們，「好吧，在這些奇異點上，我做得不是很好。它是否也在告訴我們應該采取什麽措施來嘗試解決問題？
德·蘭姆： 我認為真正有趣的是，我們對空間和時間的描述不起作用。因此，使用一些空間概念和一些時間概念來描述正在發生的事情可能不是正確的方法。所以當你非常接近黑洞的中心時，在那個位置，有什麽東西會壞掉。甚至我表達問題的方式也要求我有一個空間的概念。
當我說在我們宇宙歷史的早期，非常接近大霹靂的時候，廣義相對論在說出這些話時就停止了。這沒有意義，因為時間的概念可能確實崩潰了。因此，我們可能必須想出新的工具，甚至用措辭來表達我們想問自己的問題，然後我們可能能夠繼續前進並取得進展。
它確實在我們試圖制定問題的方式上挑戰了我們，更不用說試圖解決這些問題了。
萊： 在我們進入量子方面之前，我要問的是，退後一步，用電磁學之類的比來處理重力。
所以我們知道，在我們的其他物質理論中，比如電磁學，電磁場中存在波，這些波會產生光。這是人類遇到過的最熟悉的現象之一，光。這真的只是電磁場中的波。廣義相對論也有類似的東西，甚至在我們進入量子水平之前。
德·蘭姆： 沒錯，沒錯。因此，對於愛因史坦的廣義相對論來說，重力與自然界的其他基本力非常不同。但我們也知道如何描述重力，即使在廣義相對論的背景下，也要以與自然界的其他基本力量非常相似的方式。就像你說的電磁學。
例如，在電磁學中，我們知道電磁波會有一些傳播，我們稱之為光。這只是輕微的。實際上，對於重力，現在已經觀察到了同樣的事情。我們有重力波的傳播。我們稱它們為 重力波 。我們差不多見過他們。我們在地球上 用我們的儀器感受到了它們 。這在某種意義上告訴你，這就是尋找基本力的地方。
對於電磁學，粒子級的基本信使是光子。所以重力波也會發生同樣的事情。很多量子重力波，你可以稱之為重力子，重力子的傳播。因此，你如何看待電磁波和光子，與你如何看待重力波、重力波和重力子有一個直接的類比。
萊： 現在，光同時是波和粒子，這是現代物理學最深刻的二元性之一。無盡的迷人和困惑。你在這裏告訴我，嗯，重力也是一樣的，存在二元性。有一個重力波。時空形狀的波浪。然後還有一個微粒版本，重力子，一個粒子。現在我們從未見過重力子，但我們見過海浪。是嗎？
德·蘭姆： 這是完全正確的。當我們在地球上探測到重力波時，你可能會認為你探測到了很多很多重力子，大概有 10 個左右 40 重力子。
萊： 這是一個很大的數位。
德·蘭姆： 一個很大的數位。因此，要說我們已經探測到了重力本身的量子性質，我們應該能夠從這個巨大的 10 經典波中觀察其中的一個的影響 40 重力子。
現在這有點挑戰性，因為如果你只想檢視其中一個的效果，你需要有 10 40 要敏感幾倍。
但這甚至是不可能的，因為它使空間和時間變形的方式，透過這個實驗只需一個重力子，它就會低於海森堡的不確定性原理。所以這在實驗上並不具有挑戰性，理論上不可能只用我們擁有的儀器 來探測重力子 。
萊： 我想暫停一下，欣賞一下這樣一個事實，即這些重力粒子，即重力子，即使它們在大品質粒子和高能粒子之間交換，它們本身也可能沒有任何品質。
德·蘭姆： 沒錯。是的。就像你想象兩個電子，以及它們之間的靜電——靜電一樣，你可以把它看作是由光子介導的。而那個調解人是完全中立的。它本身不收取任何費用。如果它本身有電荷，它會在電磁力或現象發生的方式上有所妥協。
因此，如果你考慮一下兩個品質是如何將它們的重力相互傳遞的，那應該在某種程度上透過重力子，而信使本身本身就重力而言沒有任何電荷。你可能會認為，這比喻是沒有品質，所以信使本身也沒有品質。
但這個類比並不完美，因為我們已經看到，對於重力，一切都是相對於重力帶電的。一切都對重力有影響。因此，重力波本身和重力子本身都會對自身產生影響。因此，一旦你理解了這一點，為什麽重力子實際上是一個無品質的粒子的原因可能會受到質疑。
萊： 它不是那麽神聖。
德·蘭姆： 從那個角度來看，它不再那麽神聖了。沒錯。
萊： 所以，如果我只是天真地看待廣義相對論，它似乎預測了一個無品質的重力子。也就是說，如果這是真的，重力波和重力子都會以光速傳播。我們可以測試一下，這些來自碰撞黑洞的重力波是否以光速向我們襲來？
德·蘭姆： 是的，這太不可思議了，對吧？我們對宇宙和基本粒子的了解是如此深奧，每天都讓我感到驚訝。我們確實知道，我們確實知道我們觀察到重力波是由兩個發射的，不是黑洞，而是兩個恒星合並。
而且因為是兩顆星，兩顆中子星，當它們合並並行射重力波時，同時，它們也發射出光，電磁波。所以我們用我們的儀器看到了這一點。我們用一些望遠鏡看到了它，我們用地球上的一種儀器——重力波——感受到了它們。
所以我們透過不同的通訊渠道看到了同一個事件，一個是重力的，另一個是電磁的，是光。這是一個多信使活動。所以這兩個波，光波和重力波，是同時發射的，也是同時在地球上接收的。所以他們以完全相同的速度行駛。
萊： 嗯嗯。我們怎麽知道它們是同時發出的呢？
德·蘭姆： 啊，是的。因此，例如，在合並行生的小訊號中有一個小小的 「cheep」。然後，從重力的角度來看，我們知道，當兩顆中子星冒泡時，它們實際上變成了黑洞，而氣泡會發出一種非常特殊型別的模式。因此，我們確切地知道合並本身是何時發生的。
同樣，對於光，在兩者成為黑洞之前，恰好發生在合並本身。但實際上有趣的是，當我說它們恰好同時出現時，光線進來的時間要晚一點，嗯，10 -15 幾秒鐘後，因為光實際上是在那種介質中，它傳播了——變慢了。
所以，光並不完全以光速傳播。重力波表現良好，但光的傳播速度稍慢。
萊： 是的，很難阻止重力波，但您可以透過散射光來輕松保持光的捕獲。
德·蘭姆： 沒錯。沒錯，沒錯。
萊： 我們馬上回來。
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萊： 歡迎回來。
所以到目前為止，我和你在一起，有個美麗的時空理論，有時空形狀的波，當量子化時，我應該想象這些波是由很多很多這樣的小粒子組成的，這些重力子。
為什麽 20 世紀的科學家開始推測重力子實際上可能真的有品質呢？
德·蘭姆： 所以我認為人們以各種方式度過了難關。我想最初人們只是在探索，對吧？愛因史坦的廣義相對論理論出現了，它是一個無品質重力子的理論。但我們知道一些運力器確實攜帶著品質，弱力就是這種情況。
W 和 Z 玻色子是弱力的一些力載體，我們可能對這個弱力不那麽熟悉，因為它很弱。它很弱的原因是，介導該力的粒子攜帶一個品質， 即 W 和 Z 玻色子。如今我們知道，希格斯機制實際上在理解如何為這些粒子提供品質方面起著至關重要的作用。所以我們所說的品質是指慣性品質。這意味著它們不想被推得像普通光線那樣遠。
所以我認為最初，肯定是在 1939 年左右， [馬庫斯]費爾茲 （開啟新分頁） 和 [沃夫岡]包立 （開啟新分頁） 開始探索量子場論水平對於一些與重力子類別似的粒子會發生什麽變化，這些粒子將攜帶品質。
所以這在很大程度上是一些調查，因為我們想更好地了解自然界的基本塊是什麽，不一定認為它們是重力的替代品，而只是為了理解，將自然界基本塊的結構放在我們周圍，並更好地理解原則上可能發生的事情。
但隨著時間的推移，在觀察我們的宇宙是如何開始演化的時，人們意識到宇宙的膨脹實際上正在加速。所以這導致了一些好奇，對宇宙中正在發生的事情的好奇。正如你在開頭提到的，我們可以假設暗能量的存在，這是一個驅動因素。
這是一種有趣的液體，會充滿整個宇宙，它會有負壓。它應該在宇宙中無處不在，能量密度幾乎恒定。宇宙越大，宇宙就越大，因為能量密度是恒定的。如果宇宙的體積增加，那麽暗能量中儲存的總能量也會增加。
當然，我在這裏用宇宙的大小增加來做類比。宇宙本身的大小是無限的。我們認為是的，或者如果它的大小是有限的，它仍然非常巨大。但是宇宙的大小可能是無限的，而且它的物理大小在它的伸展方式之間，即結構性時空，仍然可以隨著宇宙結構的膨脹而增加，甚至由於宇宙中存在暗能量而加速。
所以這些都是觀察結果。但這違背了我們應該對宇宙中存在的一切事物產生重力的自然想法。所以，如果不是暗能量，我們會認為宇宙的膨脹會減慢，而不是開始加速。因此，一方面，我們需要假設暗能量的存在來解釋宇宙的這種加速。
但我們知道的另一件事是，如果你願意的話，虛無，真空中的能量，並不是空的。我們從對 Higgs 的探測中清楚地知道這一點。
萊文：希格斯粒子或希格斯玻色子於 2012 年首次被發現。這個粒子及其場互補負責賦予宇宙中其他粒子的品質。
德·拉姆：有一個有趣的笑話說，希格斯的發現就是發現虛無是由什麽構成的。這真是太棒了。
正是 這種真空能量的存在 ，存在於空間和時間的任何地方。僅從——例如，從希格斯場的存在來看，我們知道我們應該從希格斯本身對宇宙的真空能量中做出貢獻。根據我們對量子場論的理解，我們預計希格斯場和所有其他大品質粒子的貢獻將在真空能中發揮作用。這看起來和暗能量一模一樣。這應該會導致一個加速膨脹的宇宙，這比我們實際觀察到的要大得多。
因此，這實際上導致本世紀初的許多科學家想知道，這種觀察或這種認識是否來自重力在非常大的距離上被改變的事實。無論我們對宇宙加速膨脹的觀察和暗能量的需求（這似乎與我們期望的真空能量並不完全一致）是否是我們期望的存在，如果這是我們以前從未測試過的機制中使用廣義相對論來描述重力的陷阱。
相反，如果重力可以有一個有限的範圍——我們的意思是，在非常大的距離尺度和時間尺度上表現為一種較弱的力——那麽它可以調和我們對真空能量和暗能量以及宇宙加速度的理解。
萊： 那麽，這是否意味著如果我給重力子賦予品質，我會讓它在更大的尺度上變得不那麽有效呢？
德·蘭姆： 完全。
萊： 因此，透過觀察時空的行為——即它正在加速膨脹——得出的結論根本不需要暗能量嗎？
德·蘭姆： 它根本不需要暗能量。它所需要的只是宇宙中實際已經存在的東西，即已知粒子的真空能量。
萊： 這就足夠了。
德·蘭姆： 完全。因此，宇宙中已知粒子的影響及其對真空、對虛無的貢獻，可能導致宇宙加速膨脹，其膨脹量屆時將不再與我們的觀測相沖突。
萊： 所以，除了——嗯，「讓我們探索一下其他可能是什麽，讓我們給重力子增加一個品質，看看會發生什麽」之外，還有一種意義上，重力子品質假說很難與宇宙學框架一致地調和。出現了什麽問題？
德·蘭姆： 是的。所以有一件事，你已經在討論重力波的速度時談到了它。所以，我只想說，例如，如果重力子有一個品質，一個大品質的重力子，那麽我們不一定期望重力波都以光速傳播。
它們會以非常接近光速的速度以非常高的頻率傳播，而在非常非常低的頻率下，我們預計重力波會大大減慢
因此，這種理解本身就告訴你，如果原理上的重力波不再需要以光速傳播，我們就可以有某種重力波的縱向極化。
我們熟悉它，例如，聲波。聲波是空氣中的壓力波，它們是沿聲波傳播線的縱波。它靠得更近，然後又更遠。這些是縱波。
對於愛因史坦來說，在重力波中，你不會有縱波進入，因為所有的波都必須遵循非常嚴格的速度。所以你沒有自由來擁有這種縱向模式或波浪。但是一旦你放棄了這一點，實際數位是多少就無關緊要了。
它為您開啟了新現象發生的可能性。特別是，為了出現這種縱向模式。而這本身，你可能會想，嗯，這只是一個潛在的簽名。這是需要尋找的東西。但這就是時空之美的來源。
這些不是您可以聆聽的簡單聲波。這些正在擾亂空間和時間，尤其是時間的流動方式。如果你讓時間流動起來，你加快它的速度，然後減慢它的速度，你實際上會搞砸能量本身，它實際上會導致一個波，這個波可能會有負能量，因為你在這個傳播過程中搞亂了時間的流動。
所以你最終會得到一個現象，它為能量減少提供了可能性。你發送那些縱波，這會減少能量。因此，沒有什麽能阻止你發送無限數量的縱波，並用正常的重力波補償它們，而完全不需要任何能量消耗。
所以從某種意義上說，你可以在完全不消耗能量的情況下，讓重力波在你的面前爆炸。而這本身就是毫無意義的。你知道，這不會發生。
萊： 這是如此不穩定，以至於我們會看到這種情況在宇宙中發生。
德·蘭姆： 沒錯，沒錯。所以關鍵的事情之一是了解你是否有——如果你正在考慮重力子可能獲得品質的理論，你需要確保以非常精確的方式穩定它，以免允許這種可能性。不允許這個新渠道進入並破壞能量的概念。因此，沿途的時空概念本身就是如此。
萊： 現在，您與合作者一起提出了一種新的「 巨大重力 」理論。這就是你正在努力的方向嗎？一種讓它穩定下來，不基本上淪陷我們所知道的宇宙 的方法[笑] ？
DE RHAM： [笑] 沒錯。這叫做捉鬼敢死隊。
萊： 是的。
德·蘭姆： 實際上，這是一個科學術語。我不是，我不是編造的。
萊： 這些被稱為「鬼」，因為它們是負能量？
德·蘭姆： 是的，把它想象成一個有負能量的粒子。真的，它告訴你它不可能存在。如果你有一個理論，原則上它可能存在，那麽你就知道這個理論根本是無效的。這沒有意義。所以我們要做的是想出一種方法來提出一個大品質重力模型，在這個模型中，這個模式自然不會傳播。
我們以這樣一種方式附加理論本身，使其本身是穩定的，而不想在自身中傳播這種模式。
萊： 而在這個模型中，正如你所說，你釋放它......這確實是這些「鬼魂」的技術術語，這些負能量模式確實不穩定。這如何重塑我們對時空的理解？
德·蘭姆： 對我來說，這就是關鍵。你可以問自己一個問題。如果重力子有品質會發生什麽？您可以根據觀察結果進行預測。你可以把真空能量看作是宇宙加速膨脹的導引。
因此，我們的想法實際上是試圖調和當今物理學的兩個現代支柱，即量子場論——它已經被測試到了令人難以置信的準確性。然後是另一側的重力，它也經過了令人難以置信的精度測試。但放在一起，它們似乎不匹配，不僅在非常小的尺度上，而且在大宇宙學尺度上也是如此。
因此，在這個重力子有品質的理論中，首先，你更多地在量子場論層面上考慮重力，就像自然界的其他基本力一樣。然後，你能夠潛在地調和來自粒子物理學的真空能量與對重力的影響。
你也可以嘗試在大品質重力理論中學習其他東西，因為你非常在量子場論層面上考慮重力。你可以開始研究量子重力對重力波激發的一些影響，這種激發可能發生在你期望的廣義相對論之前。所以在某些情況下，它是尋找量子重力理論的玩具模型。
萊： 嗯嗯。你認為這是探索量子方面的開始，但還沒有在最高能量上揭示完整的量子行為嗎？
德·蘭姆： 這是絕對正確的。有了這個理論，我們離理解標準重力波在全量子狀態下如何成為真正的量子重力子還很遠。
萊： 現在，你提到了暗能量，正如我們在本節目的開頭所討論的，它能夠躲避光，但不能躲避重力。還有另一個例子，暗物質，它能夠躲避光線，但不能躲避重力。這些大品質重力子本身會是暗物質的一個例子嗎？
德·蘭姆： 是的，有些人也探索了這種可能性。在這種情況下，一種可能性不一定是重力本身是品質的，但除了重力之外，你還可以有其他看起來非常像重力子的粒子，它們本身也有品質。人們一直在探索多重力模型。從某種意義上說，你有多個重力副本，而其他副本本身有一個品質，這些不同的副本會充當暗物質。
萊： 所以，如果一切都在一起，你就有了一個很好的方法來解決現代宇宙學中的一些大困境，至少關於黑暗區域，隱藏區域。科學界對巨大重力理論的反應如何？
[兩人都笑]
德·蘭姆： 這是個好問題。
萊： 我們在自嘲地笑。
德·蘭姆： 你也在現場。所以我想我相信你能想象得到。
所以，我的意思是，老實說，當時的心情非常復雜。問題是這個想法，品質重力本身的想法，或者重力子可能具有品質的想法，並不新鮮。Fierz 和 Pauli 已經開始在某種程度上探索它，不完全是在重力水平上，而是在粒子水平上，早在 1939 年就已經開始了。
然後在過去的幾個世紀裏，人們一直在一遍又一遍地探索它。人們認為沒有辦法避免這個鬼魂，避免這種縱向模式永遠興奮。所以古往今來，人們只是相信這是不可能的。
我不得不承認，當我也開始研究它時，我並不認為這是不可能的。很容易說服自己，有一些證據可以證明它不起作用。
認為廣義相對論是獨一無二的，這真是太美了。如果你從小就覺得廣義相對論是獨一無二的，如果有人來告訴你，「實際上，我想出了別的東西」，我不會相信他們。我不會相信他們。你真的需要仔細了解廣義相對論的獨特之處，才能真正理解以及接下來會發生什麽。
所以，社群中有一部份人就是不願意相信它，因為人們先入為主地認為廣義相對論是獨一無二的。沒有其他可能性。他們知道那裏有定理，這些定理證明了這一點，而不需要自己仔細研究這些證明的所有細節。
但是，社群的另一部份人對理解持更開放的態度，如果這是真的，那麽其他的證明會有什麽問題呢？
這需要大量的工作來了解一切的細節。那是成百上千頁的計算。我們可以談談。我們可以談論這些概念，但歸根結底，你需要深入研究數學證明，你需要真正理解它們的細節，然後再次振作起來，嘗試以更直觀的方式解釋它們。
萊： 因此，這些計算結果讓你相信這是可能的。什麽能讓你相信這實際上是真的？
德·蘭姆： 哦，你需要看到與大品質重力一致且不再與廣義相對論一致的觀測結果。
萊： 比如傳播速度比光速慢的非常長波長的重力波？那會是什麽嗎？
德·蘭姆： 是的，例如，你可以這樣做。是的，沒錯。因此，非常長波長的重力波絕對是要走的路之一，因為它們探索了在非常低的能量尺度上發生的事情，更接近重力子的尺度。因此，例如，檢視原始重力波的功率譜中是否存在結構將是一種明確的前進方式。
萊： 所以大霹靂本身留下的重力波。
德·蘭姆： 完全。完全。
萊： 現在，我想問你一點問題，因為你在書中寫了如此個人的文章，關於你在這個領域的起步，特別是，你描述了一系列的起起落落——對巨大重力概念的反應也許就是一個例子。但你也想成為一名太空人。您能跟我說說那次競選的考驗和磨難嗎？
德·蘭姆： 是的，我認為這是毅力的一個很好的例子——有點像暗能量，它必須堅持數十億年。那段時間不是那麽長，但確實是，那是一段漫長的毅力時期，在巨大的重力之前，我的人生只有一個目標。我只有一個目標，那就是成為一名太空人。
我想我不是唯一一個。如果你去任何地方，很多人都想成為一名太空人，但這真的成為我試圖理解甚至負責的方式，或者試圖給自己設定一個目標，我幾乎會朝著這個目標努力——以某種方式給我一種錯覺，即我可以朝著那個方向做一些具體的事情。
所以 20 年來，我所做的一切都是為了成為一名太空人。我無法完全改變我是誰。但你可以盡力而為。您可以嘗試進行一些活動。有一些方法可以讓你盡可能多地感覺自己像一個自由落體的太空人，比如水肺潛水。這不是真正的自由落體，但它幾乎是你在地球上所能看到的一樣接近。
我也學會了飛行。所以我在加拿大時成為了一名飛行員。這些經歷中的每一次，盡管因為我想成為一名太空人而去做這些經歷有點困難，但它們都成為了自己的激情，也擁有了自己的生活。我想這都是在某種有趣的層面上探索和挑戰重力的相同想法的一部份。
萊： 嗯嗯。這種興趣又是如何轉向理論物理學和宇宙學的呢？
德·蘭姆： 所以我想我喜歡這種萬有重力普遍性的概念。我認為對我來說，這在我如何連線一切方面非常深刻。這是你能想到的最基本的事情。一切都非常復雜。所以，如果你把所有東西都拿走，你就會嘗試消除各種並行癥。你唯一剩下的就是時空。你唯一剩下的就是重力。所以從某種意義上說，我正在研究重力，因為它可能是你能研究的最簡單的東西。
萊： 是的，很難讓人們相信這一點，但是，宇宙學確實有一種令人驚訝的簡單性，宇宙是最大尺度的。它只是屈服於這些最簡單、最美麗的概念。
我們在「The Joy of Why」中想問的一個問題是，盡管我已經在你的描述中聽到了，但在你的研究中，什麽給你帶來了快樂？
德·蘭姆： 我認為每一個小小的起伏都會給你帶來快樂。沒有沈悶的一天，絕對不是。我想有時我早上醒來時，會發現是一些小事，是小小的「啊，我想我知道該怎麽做」。而且我不一定值得與其他人分享。
這只是你自己的小發現，以及它幾乎是在欺騙大自然。讓它們以特定的方式工作幾乎是欺騙數學。你意識到大自然以一種你以前從未預料到的方式表現出來。那些小技巧，它們太漂亮了。有時它們會帶來非常重要的發現，就像愛因史坦所做的那樣。但對於我們大多數人來說，在日常生活中，情況並非如此。然而，理論物理學也有一點有趣的方法。看起來不是這樣。如果你看一下我的黑板，大多數人都會對它感到畏懼，但實際上，它與自然及其表現方式進行了一種小小的詼諧遊戲。
LEVIN： 嗯，數學是你了解這些概念的朋友。這很有幫助。它會指導您。我們稱之為 「Follow the chalk」，對吧？
德·蘭姆： 哦，是的！
萊： 你遵循數學，而不是試圖強迫它跟隨你。
我們一直在與 Claudia de Rham 談論巨大重力和她的新書 【墜落之美 】。Claudia，很高興能和你聊聊 「The Joy of Why」。感謝您的加入。
德·蘭姆： 非常感謝你，Janna。非常高興。謝謝。
