宇宙的观测表明，看不见的引力源——暗物质——拉扯着星系中的恒星，而另一种神秘的力量——暗能量——则驱动宇宙以越来越快的速度膨胀。然而，它们的证据都取决于引力在所有尺度上都以相同的方式运作的假设。如果这不是真的怎么办？在这一集中，理论物理学家 克劳迪娅·德·兰姆 （打开新标签页） 向主持人解释了她对另一种名为「Massive Gravity」的解释 詹娜·莱文 （打开新标签页） .
詹娜·莱文： 在我们的宇宙中，有一种力是不可避免的：引力。暗物质可以躲避光线。显然，几乎所有东西都来自暗能量。
然而，没有什么能逃避引力。它是无所不在的木偶师，耐心地拉扯着宇宙中的一切。牛顿将引力描述为一种力。爱因斯坦放弃了引力作为一种力，转而支持弯曲的时空。
但是，在概念上，超越时空是什么呢？有量子引力吗？引力可以再次改写 吗， ？
我是 Janna Levin， 我和我的搭档主持人轮流对着麦克风 史蒂夫·斯特罗加茨 （打开新标签页） ，探索当今数学和科学中最大的问题。
在这一集中，我们询问物理学家 Claudia de Rham，引力在粒子层面可能隐藏了什么？这会如何改变我们对时空的基本理解呢？
Claudia 是伦敦帝国理工学院的理论物理学教授和物理系副主任。她的研究领域是粒子物理学、引力和宇宙学的交叉领域。由于她在巨大引力方面的工作，她获得了无数荣誉，包括布拉瓦尼克青年科学家奖、西蒙基金会奖和美国艺术与科学院院士。她还是一本非常私人的新书的作者， 坠落之美 （打开新标签页） 】中，讲述了她毕生追求理解引力的故事。Claudia，非常感谢您参加我们的节目。
克劳迪娅·德·拉姆： 快乐。谢谢。
莱： 我真的很期待和我交谈。我有点想开始，如果不是一开始，至少可以追溯到牛顿。牛顿做出了这一令人难以置信的飞跃，他意识到，如果万有引力可以使苹果从树上掉下来，也许它可以使月球保持在环绕地球的轨道上，这是规模上的巨大飞跃。那么，爱因斯坦是如何从它跃升到像 弯曲时空这样抽象 的东西的呢？
德·兰姆： 我的意思是，这太不可思议了。你说的从牛顿到意识到引力不仅仅是来自地球的引力，已经完全正确了。这真的是已经非常普遍的东西。从牛顿到各个时代的思想飞跃确实非常了不起。
这真的需要我们坐下来思考一下，某件事如何让一个苹果掉在地球表面，而不仅仅是对此负责。它还负责太阳系上行星的轨道，以及星系是如何形成的，宇宙是如何形成的。只要理解引力就绝对作用于每一个尺度、每个人、每个人，以某种普遍的方式，这真是不可思议。从牛顿到爱因斯坦，还有一个更深的飞跃。
我认为真的有两个进步，一个是在普遍性的层面上，不仅以同样的方式统一了引力对每个人的行为和作用，而且还在 狭义相对论的层面上统一了空间和时间 的方面。你不认为它与重力有关，但它真的很重要。
莱： 是的，这是一个相当大的飞跃。
德·兰姆： 这是一个巨大的飞跃。
莱： 这是一个巨大的飞跃。比如，为什么是时空？我的意思是，这里我们谈论的是具有质量的物体之间的力。然后爱因斯坦说，「啊，质量并不是最重要的。
德·兰姆： 这太不可思议了。
莱： 它实际上是任何类型的能量，包括无质量的东西。它实际上是关于事物如何影响时空，然后是时空如何影响事物。
德·兰姆： 是的，引力是普遍的，这一点很关键，因为这意味着它影响着每个人。在某种被加速的运动、处于加速的参考系中与具有引力感或引力拉力之间存在某种等价性。
运动的概念在某种程度上与引力的概念一样无处不在。因此，引力本身不能是一种力，因为你可以通过改变你的视角、改变你的参考框架来与它联系起来。所以这就是你如何在这种引力和引力、加速度以及空间和时间的运动之间实现跳跃，以及你周围的时空结构如何真正告诉你引力如何影响你。这绝对令人难以置信，但它却奏效了。它的效果非常好。
莱： 你真的在书名中提到了这一点，但感受到引力真的是感觉你坠落在一个自由的时空中。你只是——你把其他所有打断你跌倒的东西都拿出来了。现在，就我而言，是椅子和地板。但是如果你拿走了所有东西 ， 我会体验到重力就像自由下落一样。当然，这是您标题中一个非常漂亮的参考。
德·兰姆： 没错。坠落实际上有一种美感，我认为在地球上，这本身就是一件美妙的事情。但同时，它也阻止我们充分理解什么是自由落体。
例如，我们体验到引力是你的椅子或鞋底，或者任何将你固定在地球表面的东西。这就是我们感受到引力的压力，但现实是，引力感觉 [就像] 什么都没有。从某种意义上说，这只是自由。
当有东西掉下来砸在地板上时，如果你的腿断了或花瓶坏了，你可能会认为这是引力，但实际上这不是引力本身。这就是结束。坠落的结束，引力的结束。
坠落的美妙之处其实是完全免费的。从某种意义上说，轨道就是它。你正在以一种最纯粹的方式体验引力，没有什么能阻止你体验这种完全的引力。就其本身而言，这是非常深刻、非常美丽的东西。
莱： 是的，国际空间站的宇航员是漂浮的，不是因为他们感觉不到引力，对吧？而是因为他们正在下降。他们正在围绕地球坠落。
德·兰姆： 没错。没错，没错。因为他们只感受到引力，这就是让他们体验到引力的原因。
莱： 现在，爱因斯坦把这个概念，你所描述的这个等价，称为他一生中最快乐的想法。它打开了我们以前真正没有的宇宙观，就像大爆炸、黑洞和膨胀的宇宙一样。所有这一切都源于从牛顿到时空的转移。
德·兰姆： 是的，我认为正如你所说，这真的令人难以置信。因为它让你意识到，这不仅仅是质量相互吸引，这本身就是一个美丽的概念，但它比这要强大得多。它是任何事物，任何生活在你们时空中的东西，都会对引力产生影响，因此也会通过引力对自身和他人产生影响。
这确实让我们明白，这不仅仅是关于行星的运动或星系的结构。它是关于宇宙本身的整个存在。只是宇宙的概念，大爆炸的概念需要一些时间概念，因此在引力概念本身中无处不在。然后，在某种意义上，将宇宙的整个结构以及拥有自己生命的东西活起来。
这是非常动态的。这不是这种静态的概念，即某物掉落是因为你让它掉落。从某种意义上说，它实际上是让宇宙的整个结构保持活力。
莱： 所以这是对整个宇宙的难以置信、难以置信的成功描述。突然之间，我们有了大爆炸的科学概念，这甚至让爱因斯坦都感到惊讶，宇宙正在膨胀，正如你所说，有这种 暗能量 和 暗物质 ，我们看不到，但我们只能从它们的引力效应中推断出来。
然而，你在 【坠落之美 】中说，广义相对论直截了当地谈到了它的失败。你说理论必定会失败，一个全新的物理层等待揭开面纱。广义相对论真的会失败并达到极限吗？
德·兰姆： 哦，是的。我想我不是唯一一个这么想的人。我想我会说广义相对论所描述的引力之美在于，我们知道总会有一天， 广义相对论的描述无法 准确描述正在发生的事情。
你会认为失败应该被忽视，或者它是理论的缺陷。实际上，我认为这是一件非常深刻的事情。这是一个机会。一个理论提出自己的信号来说明它何时会崩溃是非常完美的。如果我们拥有的所有型号都拥有它，我们将走得更远、更快。我们知道什么时候该停下来。我们知道什么时候必须睁开眼睛去寻找新事物。
但我们知道爱因斯坦的广义相对论有些地方不太对劲。例如，当涉及到黑洞时。我们知道，如果我们相信爱因斯坦的广义相对论，当我们非常非常接近黑洞的中心，即黑洞的内部时，原则上我们可以测量一些可观测物，它们似乎会变得随心所欲。几乎是无限的。
这并不是说存在一个物理可观察对象，它在自然界中可以是无限的。你不会有那个。但这意味着我们用来描述那里发生的事情的工具已经失败了。这就是爱因斯坦告诉我们的方式，「好吧，我现在停下来。
莱： 「你得做点别的事情。」
德·兰姆： 是的，你必须带点别的东西。真的很美。一个理论预测自己的失败真的很深奥。如果我们从牛顿的引力理论中得到这一点，我们就能够在我们需要观测告诉我们它们不再匹配之前预测广义相对论或接下来会发生什么。
莱： 嗯嗯。所以这些奇点，比如在大爆炸中或黑洞的中心，你说你不相信它们在物理上是真实的，你把它们当作告诉我们它正在失败的理论——它促使我们去追求什么？它告诉我们，「好吧，在这些奇点上，我做得不是很好。它是否也在告诉我们应该采取什么措施来尝试解决问题？
德·兰姆： 我认为真正有趣的是，我们对空间和时间的描述不起作用。因此，使用一些空间概念和一些时间概念来描述正在发生的事情可能不是正确的方法。所以当你非常接近黑洞的中心时，在那个位置，有什么东西会坏掉。甚至我表达问题的方式也要求我有一个空间的概念。
当我说在我们宇宙历史的早期，非常接近大爆炸的时候，广义相对论在说出这些话时就停止了。这没有意义，因为时间的概念可能确实崩溃了。因此，我们可能必须想出新的工具，甚至用措辞来表达我们想问自己的问题，然后我们可能能够继续前进并取得进展。
它确实在我们试图制定问题的方式上挑战了我们，更不用说试图解决这些问题了。
莱： 在我们进入量子方面之前，我要问的是，退后一步，用电磁学之类的比来处理引力。
所以我们知道，在我们的其他物质理论中，比如电磁学，电磁场中存在波，这些波会产生光。这是人类遇到过的最熟悉的现象之一，光。这真的只是电磁场中的波。广义相对论也有类似的东西，甚至在我们进入量子水平之前。
德·兰姆： 没错，没错。因此，对于爱因斯坦的广义相对论来说，引力与自然界的其他基本力非常不同。但我们也知道如何描述引力，即使在广义相对论的背景下，也要以与自然界的其他基本力量非常相似的方式。就像你说的电磁学。
例如，在电磁学中，我们知道电磁波会有一些传播，我们称之为光。这只是轻微的。实际上，对于引力，现在已经观察到了同样的事情。我们有引力波的传播。我们称它们为 引力波 。我们差不多见过他们。我们在地球上 用我们的仪器感受到了它们 。这在某种意义上告诉你，这就是寻找基本力的地方。
对于电磁学，粒子级的基本信使是光子。所以引力波也会发生同样的事情。很多量子引力波，你可以称之为引力子，引力子的传播。因此，你如何看待电磁波和光子，与你如何看待引力波、引力波和引力子有一个直接的类比。
莱： 现在，光同时是波和粒子，这是现代物理学最深刻的二元性之一。无尽的迷人和困惑。你在这里告诉我，嗯，引力也是一样的，存在二元性。有一个引力波。时空形状的波浪。然后还有一个微粒版本，引力子，一个粒子。现在我们从未见过引力子，但我们见过海浪。是吗？
德·兰姆： 这是完全正确的。当我们在地球上探测到引力波时，你可能会认为你探测到了很多很多引力子，大概有 10 个左右 40 引力子。
莱： 这是一个很大的数字。
德·兰姆： 一个很大的数字。因此，要说我们已经探测到了引力本身的量子性质，我们应该能够从这个巨大的 10 经典波中观察其中的一个的影响 40 引力子。
现在这有点挑战性，因为如果你只想查看其中一个的效果，你需要有 10 40 要敏感几倍。
但这甚至是不可能的，因为它使空间和时间变形的方式，通过这个实验只需一个引力子，它就会低于海森堡的不确定性原理。所以这在实验上并不具有挑战性，理论上不可能只用我们拥有的仪器 来探测引力子 。
莱： 我想暂停一下，欣赏一下这样一个事实，即这些引力粒子，即引力子，即使它们在大质量粒子和高能粒子之间交换，它们本身也可能没有任何质量。
德·兰姆： 没错。是的。就像你想象两个电子，以及它们之间的静电——静电一样，你可以把它看作是由光子介导的。而那个调解人是完全中立的。它本身不收取任何费用。如果它本身有电荷，它会在电磁力或现象发生的方式上有所妥协。
因此，如果你考虑一下两个质量是如何将它们的引力相互传递的，那应该在某种程度上通过引力子，而信使本身本身就引力而言没有任何电荷。你可能会认为，这比喻是没有质量，所以信使本身也没有质量。
但这个类比并不完美，因为我们已经看到，对于引力，一切都是相对于引力带电的。一切都对重力有影响。因此，引力波本身和引力子本身都会对自身产生影响。因此，一旦你理解了这一点，为什么引力子实际上是一个无质量的粒子的原因可能会受到质疑。
莱： 它不是那么神圣。
德·兰姆： 从那个角度来看，它不再那么神圣了。没错。
莱： 所以，如果我只是天真地看待广义相对论，它似乎预测了一个无质量的引力子。也就是说，如果这是真的，引力波和引力子都会以光速传播。我们可以测试一下，这些来自碰撞黑洞的引力波是否以光速向我们袭来？
德·兰姆： 是的，这太不可思议了，对吧？我们对宇宙和基本粒子的了解是如此深奥，每天都让我感到惊讶。我们确实知道，我们确实知道我们观察到引力波是由两个发射的，不是黑洞，而是两个恒星合并。
而且因为是两颗星，两颗中子星，当它们合并并发射引力波时，同时，它们也发射出光，电磁波。所以我们用我们的仪器看到了这一点。我们用一些望远镜看到了它，我们用地球上的一种仪器——引力波——感受到了它们。
所以我们通过不同的通信渠道看到了同一个事件，一个是引力的，另一个是电磁的，是光。这是一个多信使活动。所以这两个波，光波和引力波，是同时发射的，也是同时在地球上接收的。所以他们以完全相同的速度行驶。
莱： 嗯嗯。我们怎么知道它们是同时发出的呢？
德·兰姆： 啊，是的。因此，例如，在合并发生的小信号中有一个小小的 「cheep」。然后，从引力的角度来看，我们知道，当两颗中子星冒泡时，它们实际上变成了黑洞，而气泡会发出一种非常特殊类型的模式。因此，我们确切地知道合并本身是何时发生的。
同样，对于光，在两者成为黑洞之前，恰好发生在合并本身。但实际上有趣的是，当我说它们恰好同时出现时，光线进来的时间要晚一点，嗯，10 -15 几秒钟后，因为光实际上是在那种介质中，它传播了——变慢了。
所以，光并不完全以光速传播。引力波表现良好，但光的传播速度稍慢。
莱： 是的，很难阻止引力波，但您可以通过散射光来轻松保持光的捕获。
德·兰姆： 没错。没错，没错。
莱： 我们马上回来。
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莱： 欢迎回来。
所以到目前为止，我和你在一起，有个美丽的时空理论，有时空形状的波，当量子化时，我应该想象这些波是由很多很多这样的小粒子组成的，这些引力子。
为什么 20 世纪的科学家开始推测引力子实际上可能真的有质量呢？
德·兰姆： 所以我认为人们以各种方式度过了难关。我想最初人们只是在探索，对吧？爱因斯坦的广义相对论理论出现了，它是一个无质量引力子的理论。但我们知道一些运力器确实携带着质量，弱力就是这种情况。
W 和 Z 玻色子是弱力的一些力载体，我们可能对这个弱力不那么熟悉，因为它很弱。它很弱的原因是，介导该力的粒子携带一个质量， 即 W 和 Z 玻色子。如今我们知道，希格斯机制实际上在理解如何为这些粒子提供质量方面起着至关重要的作用。所以我们所说的质量是指惯性质量。这意味着它们不想被推得像普通光线那样远。
所以我认为最初，肯定是在 1939 年左右， [马库斯]菲尔兹 （打开新标签页） 和 [沃尔夫冈]泡利 （打开新标签页） 开始探索量子场论水平对于一些与引力子类似的粒子会发生什么变化，这些粒子将携带质量。
所以这在很大程度上是一些调查，因为我们想更好地了解自然界的基本块是什么，不一定认为它们是引力的替代品，而只是为了理解，将自然界基本块的结构放在我们周围，并更好地理解原则上可能发生的事情。
但随着时间的推移，在观察我们的宇宙是如何开始演化的时，人们意识到宇宙的膨胀实际上正在加速。所以这导致了一些好奇，对宇宙中正在发生的事情的好奇。正如你在开头提到的，我们可以假设暗能量的存在，这是一个驱动因素。
这是一种有趣的液体，会充满整个宇宙，它会有负压。它应该在宇宙中无处不在，能量密度几乎恒定。宇宙越大，宇宙就越大，因为能量密度是恒定的。如果宇宙的体积增加，那么暗能量中储存的总能量也会增加。
当然，我在这里用宇宙的大小增加来做类比。宇宙本身的大小是无限的。我们认为是的，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无限的，而且它的物理大小在它的伸展方式之间，即结构性时空，仍然可以随着宇宙结构的膨胀而增加，甚至由于宇宙中存在暗能量而加速。
所以这些都是观察结果。但这违背了我们应该对宇宙中存在的一切事物产生引力的自然想法。所以，如果不是暗能量，我们会认为宇宙的膨胀会减慢，而不是开始加速。因此，一方面，我们需要假设暗能量的存在来解释宇宙的这种加速。
但我们知道的另一件事是，如果你愿意的话，虚无，真空中的能量，并不是空的。我们从对 Higgs 的探测中清楚地知道这一点。
莱文：希格斯粒子或希格斯玻色子于 2012 年首次被发现。这个粒子及其场互补负责赋予宇宙中其他粒子的质量。
德·拉姆：有一个有趣的笑话说，希格斯的发现就是发现虚无是由什么构成的。这真是太棒了。
正是 这种真空能量的存在 ，存在于空间和时间的任何地方。仅从——例如，从希格斯场的存在来看，我们知道我们应该从希格斯本身对宇宙的真空能量中做出贡献。根据我们对量子场论的理解，我们预计希格斯场和所有其他大质量粒子的贡献将在真空能中发挥作用。这看起来和暗能量一模一样。这应该会导致一个加速膨胀的宇宙，这比我们实际观察到的要大得多。
因此，这实际上导致本世纪初的许多科学家想知道，这种观察或这种认识是否来自引力在非常大的距离上被改变的事实。无论我们对宇宙加速膨胀的观察和暗能量的需求（这似乎与我们期望的真空能量并不完全一致）是否是我们期望的存在，如果这是我们以前从未测试过的机制中使用广义相对论来描述引力的陷阱。
相反，如果引力可以有一个有限的范围——我们的意思是，在非常大的距离尺度和时间尺度上表现为一种较弱的力——那么它可以调和我们对真空能量和暗能量以及宇宙加速度的理解。
莱： 那么，这是否意味着如果我给引力子赋予质量，我会让它在更大的尺度上变得不那么有效呢？
德·兰姆： 完全。
莱： 因此，通过观察时空的行为——即它正在加速膨胀——得出的结论根本不需要暗能量吗？
德·兰姆： 它根本不需要暗能量。它所需要的只是宇宙中实际已经存在的东西，即已知粒子的真空能量。
莱： 这就足够了。
德·兰姆： 完全。因此，宇宙中已知粒子的影响及其对真空、对虚无的贡献，可能导致宇宙加速膨胀，其膨胀量届时将不再与我们的观测相冲突。
莱： 所以，除了——嗯，「让我们探索一下其他可能是什么，让我们给引力子增加一个质量，看看会发生什么」之外，还有一种意义上，引力子质量假说很难与宇宙学框架一致地调和。出现了什么问题？
德·兰姆： 是的。所以有一件事，你已经在讨论引力波的速度时谈到了它。所以，我只想说，例如，如果引力子有一个质量，一个大质量的引力子，那么我们不一定期望引力波都以光速传播。
它们会以非常接近光速的速度以非常高的频率传播，而在非常非常低的频率下，我们预计引力波会大大减慢
因此，这种理解本身就告诉你，如果原理上的引力波不再需要以光速传播，我们就可以有某种引力波的纵向极化。
我们熟悉它，例如，声波。声波是空气中的压力波，它们是沿声波传播线的纵波。它靠得更近，然后又更远。这些是纵波。
对于爱因斯坦来说，在引力波中，你不会有纵波进入，因为所有的波都必须遵循非常严格的速度。所以你没有自由来拥有这种纵向模式或波浪。但是一旦你放弃了这一点，实际数字是多少就无关紧要了。
它为您打开了新现象发生的可能性。特别是，为了出现这种纵向模式。而这本身，你可能会想，嗯，这只是一个潜在的签名。这是需要寻找的东西。但这就是时空之美的来源。
这些不是您可以聆听的简单声波。这些正在扰乱空间和时间，尤其是时间的流动方式。如果你让时间流动起来，你加快它的速度，然后减慢它的速度，你实际上会搞砸能量本身，它实际上会导致一个波，这个波可能会有负能量，因为你在这个传播过程中搞乱了时间的流动。
所以你最终会得到一个现象，它为能量减少提供了可能性。你发送那些纵波，这会减少能量。因此，没有什么能阻止你发送无限数量的纵波，并用正常的引力波补偿它们，而完全不需要任何能量消耗。
所以从某种意义上说，你可以在完全不消耗能量的情况下，让引力波在你的面前爆炸。而这本身就是毫无意义的。你知道，这不会发生。
莱： 这是如此不稳定，以至于我们会看到这种情况在宇宙中发生。
德·兰姆： 没错，没错。所以关键的事情之一是了解你是否有——如果你正在考虑引力子可能获得质量的理论，你需要确保以非常精确的方式稳定它，以免允许这种可能性。不允许这个新渠道进入并破坏能量的概念。因此，沿途的时空概念本身就是如此。
莱： 现在，您与合作者一起提出了一种新的「 巨大引力 」理论。这就是你正在努力的方向吗？一种让它稳定下来，不基本上毁灭我们所知道的宇宙 的方法[笑] ？
DE RHAM： [笑] 没错。这叫做捉鬼敢死队。
莱： 是的。
德·兰姆： 实际上，这是一个科学术语。我不是，我不是编造的。
莱： 这些被称为「鬼」，因为它们是负能量？
德·兰姆： 是的，把它想象成一个有负能量的粒子。真的，它告诉你它不可能存在。如果你有一个理论，原则上它可能存在，那么你就知道这个理论根本是无效的。这没有意义。所以我们要做的是想出一种方法来提出一个大质量引力模型，在这个模型中，这个模式自然不会传播。
我们以这样一种方式附加理论本身，使其本身是稳定的，而不想在自身中传播这种模式。
莱： 而在这个模型中，正如你所说，你释放它......这确实是这些「鬼魂」的技术术语，这些负能量模式确实不稳定。这如何重塑我们对时空的理解？
德·兰姆： 对我来说，这就是关键。你可以问自己一个问题。如果引力子有质量会发生什么？您可以根据观察结果进行预测。你可以把真空能量看作是宇宙加速膨胀的导引。
因此，我们的想法实际上是试图调和当今物理学的两个现代支柱，即量子场论——它已经被测试到了令人难以置信的准确性。然后是另一侧的重力，它也经过了令人难以置信的精度测试。但放在一起，它们似乎不匹配，不仅在非常小的尺度上，而且在大宇宙学尺度上也是如此。
因此，在这个引力子有质量的理论中，首先，你更多地在量子场论层面上考虑引力，就像自然界的其他基本力一样。然后，你能够潜在地调和来自粒子物理学的真空能量与对重力的影响。
你也可以尝试在大质量引力理论中学习其他东西，因为你非常在量子场论层面上考虑引力。你可以开始研究量子引力对引力波激发的一些影响，这种激发可能发生在你期望的广义相对论之前。所以在某些情况下，它是寻找量子引力理论的玩具模型。
莱： 嗯嗯。你认为这是探索量子方面的开始，但还没有在最高能量上揭示完整的量子行为吗？
德·兰姆： 这是绝对正确的。有了这个理论，我们离理解标准引力波在全量子状态下如何成为真正的量子引力子还很远。
莱： 现在，你提到了暗能量，正如我们在本节目的开头所讨论的，它能够躲避光，但不能躲避引力。还有另一个例子，暗物质，它能够躲避光线，但不能躲避引力。这些大质量引力子本身会是暗物质的一个例子吗？
德·兰姆： 是的，有些人也探索了这种可能性。在这种情况下，一种可能性不一定是引力本身是质量的，但除了引力之外，你还可以有其他看起来非常像引力子的粒子，它们本身也有质量。人们一直在探索多引力模型。从某种意义上说，你有多个引力副本，而其他副本本身有一个质量，这些不同的副本会充当暗物质。
莱： 所以，如果一切都在一起，你就有了一个很好的方法来解决现代宇宙学中的一些大困境，至少关于黑暗区域，隐藏区域。科学界对巨大引力理论的反应如何？
[两人都笑]
德·兰姆： 这是个好问题。
莱： 我们在自嘲地笑。
德·兰姆： 你也在现场。所以我想我相信你能想象得到。
所以，我的意思是，老实说，当时的心情非常复杂。问题是这个想法，质量引力本身的想法，或者引力子可能具有质量的想法，并不新鲜。Fierz 和 Pauli 已经开始在某种程度上探索它，不完全是在引力水平上，而是在粒子水平上，早在 1939 年就已经开始了。
然后在过去的几个世纪里，人们一直在一遍又一遍地探索它。人们认为没有办法避免这个鬼魂，避免这种纵向模式永远兴奋。所以古往今来，人们只是相信这是不可能的。
我不得不承认，当我也开始研究它时，我并不认为这是不可能的。很容易说服自己，有一些证据可以证明它不起作用。
认为广义相对论是独一无二的，这真是太美了。如果你从小就觉得广义相对论是独一无二的，如果有人来告诉你，「实际上，我想出了别的东西」，我不会相信他们。我不会相信他们。你真的需要仔细了解广义相对论的独特之处，才能真正理解以及接下来会发生什么。
所以，社区中有一部分人就是不愿意相信它，因为人们先入为主地认为广义相对论是独一无二的。没有其他可能性。他们知道那里有定理，这些定理证明了这一点，而不需要自己仔细研究这些证明的所有细节。
但是，社区的另一部分人对理解持更开放的态度，如果这是真的，那么其他的证明会有什么问题呢？
这需要大量的工作来了解一切的细节。那是成百上千页的计算。我们可以谈谈。我们可以谈论这些概念，但归根结底，你需要深入研究数学证明，你需要真正理解它们的细节，然后再次振作起来，尝试以更直观的方式解释它们。
莱： 因此，这些计算结果让你相信这是可能的。什么能让你相信这实际上是真的？
德·兰姆： 哦，你需要看到与大质量引力一致且不再与广义相对论一致的观测结果。
莱： 比如传播速度比光速慢的非常长波长的引力波？那会是什么吗？
德·兰姆： 是的，例如，你可以这样做。是的，没错。因此，非常长波长的引力波绝对是要走的路之一，因为它们探索了在非常低的能量尺度上发生的事情，更接近引力子的尺度。因此，例如，查看原始引力波的功率谱中是否存在结构将是一种明确的前进方式。
莱： 所以大爆炸本身留下的引力波。
德·兰姆： 完全。完全。
莱： 现在，我想问你一点问题，因为你在书中写了如此个人的文章，关于你在这个领域的起步，特别是，你描述了一系列的起起落落——对巨大引力概念的反应也许就是一个例子。但你也想成为一名宇航员。您能跟我说说那次竞选的考验和磨难吗？
德·兰姆： 是的，我认为这是毅力的一个很好的例子——有点像暗能量，它必须坚持数十亿年。那段时间不是那么长，但确实是，那是一段漫长的毅力时期，在巨大的重力之前，我的人生只有一个目标。我只有一个目标，那就是成为一名宇航员。
我想我不是唯一一个。如果你去任何地方，很多人都想成为一名宇航员，但这真的成为我试图理解甚至负责的方式，或者试图给自己设定一个目标，我几乎会朝着这个目标努力——以某种方式给我一种错觉，即我可以朝着那个方向做一些具体的事情。
所以 20 年来，我所做的一切都是为了成为一名宇航员。我无法完全改变我是谁。但你可以尽力而为。您可以尝试进行一些活动。有一些方法可以让你尽可能多地感觉自己像一个自由落体的宇航员，比如水肺潜水。这不是真正的自由落体，但它几乎是你在地球上所能看到的一样接近。
我也学会了飞行。所以我在加拿大时成为了一名飞行员。这些经历中的每一次，尽管因为我想成为一名宇航员而去做这些经历有点困难，但它们都成为了自己的激情，也拥有了自己的生活。我想这都是在某种有趣的层面上探索和挑战重力的相同想法的一部分。
莱： 嗯嗯。这种兴趣又是如何转向理论物理学和宇宙学的呢？
德·兰姆： 所以我想我喜欢这种万有引力普遍性的概念。我认为对我来说，这在我如何连接一切方面非常深刻。这是你能想到的最基本的事情。一切都非常复杂。所以，如果你把所有东西都拿走，你就会尝试消除各种并发症。你唯一剩下的就是时空。你唯一剩下的就是重力。所以从某种意义上说，我正在研究引力，因为它可能是你能研究的最简单的东西。
莱： 是的，很难让人们相信这一点，但是，宇宙学确实有一种令人惊讶的简单性，宇宙是最大尺度的。它只是屈服于这些最简单、最美丽的概念。
我们在「The Joy of Why」中想问的一个问题是，尽管我已经在你的描述中听到了，但在你的研究中，什么给你带来了快乐？
德·兰姆： 我认为每一个小小的起伏都会给你带来快乐。没有沉闷的一天，绝对不是。我想有时我早上醒来时，会发现是一些小事，是小小的「啊，我想我知道该怎么做」。而且我不一定值得与其他人分享。
这只是你自己的小发现，以及它几乎是在欺骗大自然。让它们以特定的方式工作几乎是欺骗数学。你意识到大自然以一种你以前从未预料到的方式表现出来。那些小技巧，它们太漂亮了。有时它们会带来非常重要的发现，就像爱因斯坦所做的那样。但对于我们大多数人来说，在日常生活中，情况并非如此。然而，理论物理学也有一点有趣的方法。看起来不是这样。如果你看一下我的黑板，大多数人都会对它感到畏惧，但实际上，它与自然及其表现方式进行了一种小小的诙谐游戏。
LEVIN： 嗯，数学是你了解这些概念的朋友。这很有帮助。它会指导您。我们称之为 「Follow the chalk」，对吧？
德·兰姆： 哦，是的！
莱： 你遵循数学，而不是试图强迫它跟随你。
我们一直在与 Claudia de Rham 谈论巨大引力和她的新书 【坠落之美 】。Claudia，很高兴能和你聊聊 「The Joy of Why」。感谢您的加入。
德·兰姆： 非常感谢你，Janna。非常高兴。谢谢。
