「Verlinde引力理論首次被驗證」，對物理學的意義有多大？

11-30

今年初，荷蘭阿姆斯特丹大學科學家埃里克-韋爾蘭德教授發表文章聲稱，由著名科學家愛因斯坦提出的關於對引力的理論是完全錯誤的，即愛因斯坦關於引力的理論並不能解釋宇宙中的一切現象。這一頗具爭議性的觀點立即引起了廣泛關注，科學家們也一直為此爭論不休。近日，韋爾蘭德的新理論首次通過驗證。

是不是人類基礎理論的一個重要突破？

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感謝各位的回答，不過意料之中的，新聞是標題黨了，僅僅是一個最簡單情形的球對稱解。宣稱廣相是錯誤的，這種觀點如果出自作者，有點過分了。舊理論僅僅是更高級理論的特例，但是說是錯誤的是不太合適的，就像說「牛頓是錯的，相對論才是對的」，相對論也未必永遠對。

而且這對整個物理學基礎也沒有什麼影響。
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愛因斯坦真錯了：韋爾蘭德引力學假說首次被驗證-愛因斯坦,物理,光速,引力,-驅動之家

無關主題，就是為他的同卵雙胞胎哥哥（還是弟弟？）Herman Verlinde感到可惜……

倆人h-index恰好一樣，都是46，不過Erik文章更少，69&<86，總引用更多，9811&>9336，但也差不了多少啊……

然而這幾年Erik全心全意搞熵引力的大新聞，我感覺是沒做出啥有價值的東西，Herman則是一直做一些比較紮實但沒那麼轟動的工作。

結果就是人們一提到Verlinde就自動帶入Erik和熵力，甚至連Erik自己之前的重要工作都好像被忘記了一樣……感覺真是一件值思考的事情……

相比之下，弦論界的Katrin Becker 和 Melanie Becker 姐妹就是時時刻刻不分離的樣子……兩人分別是55 和56篇論文，40篇是一起合作的，都在德州農工，h因子一個27一個28，總引用一個3611一個3657……連著名的弦論教材也是倆人一起跟Schwartz合作的BBS……而且人們提到Becker自動就想到雙胞胎姐妹一詞，而提到Verlinde，想起的都是Erik……

Erik本科在普林斯頓，研究生在烏得勒支，碩士老闆是"t Hooft,博士老闆是 de Witt,然後去了阿姆斯特丹任教至今。

Herman的本科和博士都是在烏得勒支，博士老闆是『t Hooft,然後去了普林斯頓任教至今……

這倆人合著正好反著來……

然後倆人合作過36篇論文，然後這些論文也都是有很大一部分是上百的引用，好幾篇都是400左右，剩下的也都是好幾十。兩個人的研究領域也基本差不多……

當然，代表性的工作確實是Erik要多一些……

首先是倆人合作的拓撲場論里的Witten–Dijkgraaf–Verlinde–Verlinde equation，因為不懂就不亂說了……

Erik比較著名的工作還有提出了Verlinde代數以及相應的的Verlinde formula,

以及將計算二維共形場論熵的Cardy formula 推廣到任意維的Cardy-Verlinde formula。

然後就是熵引力了……

憑心而論，至少前三個工作都是實打實的很有分量的打工作，至於熵引力嘛……反正我個人不是很喜歡，感覺這純粹就是搞個大新聞而已，畢竟修改引力那麼多呢，也沒見哪個特別突出……

近些年的工作的話，13年前後，倆人合作了幾篇關於黑洞火牆的文章，然後Erik這幾年就沒有別的文章了，就是問題里提到的這一篇。而Herman則是有近十篇各種工作。而在11年Erik提出熵引力之前，倆人的風格感覺差別不大……但是不知怎麼地，在這之後，他就一心一意搞熵引力了……

這該說是幡然醒悟了呢，還是走火入魔了呢…………

上周聽了Peter Graham的講座之後突然產生了一些想法，所以跑來答一答這個題目。

在挑戰廣義相對論的理論的長長的清單之中，Verlinde的熵力模型遠遠排不上第一個。Verlinde是"t Hooft的學生，博士畢業之後長期致力於AdS/CFT的研究，他的熵力理論說到底還是從AdS出發的熱力學模型。歷史上對修正引力理論的研究，從廣義相對論誕生的那一刻就沒有停歇過。而蘊藏在林林總總理論背後，其實是一個很現實的問題：

從大尺度上研究宇宙實在是太困難了，我們無法在一個高度可控、可精密測量的環境下研究引力。而在缺乏實驗驗證的情況下，各種理論就會缺乏客觀的評判與驗證。新奇的理論其實並不是什麼很奇怪的東西。

要展現這種困難，我們不妨回憶一下兩個很火的宇宙學概念——暗能量和引力波——的實驗歷程。

暗能量的發現其實是一個意外產物，Saul Perlmutter等人一開始的想法其實是精確的測一測哈勃常數。我們可以這樣簡單粗暴的理解哈勃常數：遠方的星星遠離我們的速度，和那顆星星里我們的距離成正比，這個比例就是哈勃常數。這個實驗的困難之處就是精確測量遠處星星的距離和速度，這就要求我們在宇宙中找一個好的標記，最後選定的是I a型超新星（因為它很亮）當作標準燭光。實驗做了將近十年，具體的內容就是不停的找超新星的照片，通過測超新星的爆發的強度來推算地球離它的距離，通過分析光譜的紅移來推算超信星的退行距離。這個實驗之所以能成功，其實很大程度上得益於CCD技術的發展。最後的實驗結果是遠處的星星的速度和之前理論算出來的不一樣。而暗能量並沒有那麼玄乎，它其實是對這個實驗現象解釋的理論統稱，就是說宇宙中很可能存在一種我們尚未發現的能量，這種能量把宇宙「懟」得不得不膨脹。就像你吹一個氣球，既然想把氣球吹大，你總得往氣球里吹一點氣吧，內部氣壓不大氣球怎麼吹得起來？

引力波則是一個更加古老的物理。其實不僅僅是愛因斯坦的廣義相對論，任何一種非超距作用的引力理論都會導致一個引力變化的傳播過程，也自然而然會有所謂的引力波。這個實驗之所以難做，就是因為引力波實在是太弱了。說來慚愧，我到現在還是不是很清楚。他們到底是怎麼測出號稱只有一個質子直徑的十萬分之一的距離變化的。先不論那幾公里長的、本質上是巨型邁克爾遜邁克爾遜干涉儀的實驗工作站，也不說那必須要用幾個大團隊才能運行起來的冷原子探測設備，單單是分析引力波實驗產生的數據，就已經產生出了一個完整的領域。說來不怕大家嘲笑，我在2016之前一直認為LIGO會和歷史上的其他引力波實驗一樣，最後又是慘淡收場。當時我還亂噴了一通，說LIGO就是「一匹更快的馬」或是「皇帝挑水的金扁擔」：想不出什麼好的試驗方法，就只能硬懟大設備了。在Weiss來敝校講座的那一天，我專門問敝校天文系主任Tom Abel：「LIGO這個項目近幾年在經費上應該很不容易吧？」Tom投來一個somtimes naive的嘲笑：「還僅僅是近幾年？LIGO的經費從來就沒好過！」這個實驗之難可見一斑。

啰嗦了這麼多，其實想說的無非是研究大尺度上的物理學問題實在很難。一個實驗頂多持續數十年，這和天文學上的時間尺度簡直不在同一個數量級；而我們無法在實驗室尺度上產生可控、可精密測量的引力體系，這就導致實驗往往測量的是一個天文學現象的三級、四級效應。歷史上對引力理論的實驗就那麼幾個，其實用手指頭都能數得過來（參見Wiki詞條Tests of general relativity）。而在理論上存在問題、實驗又做不出來的情況下，各種新奇的理論就會層出不窮。調調參數，在低能極限下與經典理論吻合，在高能情況下解釋現有的實驗現象。不妨將歷史上較為經典的理論列出來看一看：

宇宙學常數。這是愛因斯坦最早的想法，直接在廣義相對論方程里加一項。這個思想被愛因斯坦自己拋棄了，但是沒想到在接近二十世紀末又被宇宙加速膨脹這一實驗發現翻了出來。
Whitehead的準線性效應。將度規分離為平坦時空下的線性部分加一個與物質場相互作用的部分，由此衍生出了一個很大的領域。
Carton的非度規理論。在經典廣義相對論項上加一個與自旋耦合的torsion tensor。有趣的是後來愛因斯坦也加入到了對這個理論的研究。
標量場理論。某種程度上是對宇宙學常數的增強版：背景能量不再是一個常數，而是一個有動力學效應的標量場的產物。有無數多種理論可以被歸為scalar field theory，著名的Qunitessence理論就是其中的一種。
雙重度規理論。這個理論很有趣，在經典的廣義相對論度規之外，還存在另外一套度規。第一個度規描述了時空的幾何性質，新增加的度規反應了時空內蘊的相互作用，兩個度規相互耦合。在這套框架下引力不僅僅只是時空幾何的反應。
Tensor Gravity。選一個比較簡單的f(R)理論好了：大尺度上的時空背景要被一個里奇張量的函數來制約，這樣一來通過選取函數的形式我們可以得到各種現象。
AdS/CFT，n維共形場論和n+1維反德希特時空的對偶，這相關的模型就多的不知道哪裡去了。Verlinde的理論其實是這個框架下的一種。現在有很多公眾號會打著科普全系理論的名頭來講宗教迷信，真是有趣。

這個表還可以做的很長很長。其實說白了也就一點：挑戰廣義相對論的理論並不是什麼很不可思議的東西。還是那句話：做模型調參數對物理學家來說簡直是太擅長了。對這個問題的研究，根本上還是要宇宙學的實驗有大的突破。

題主貼那篇文章太標題黨了……

Verlinde引力理論確實獲得了實驗支持，不過也有人在質疑實驗的可靠性。單從Verlinde理論來說，在該理論中不需要引入暗物質。多年來實驗物理學家一直在致力於尋找暗物質存在的可能證據，而實驗一直得到零結果。Verlinde引力理論意味著，在宇觀尺度上，Newton和Einstein預言的引力行為將不再適用。Verlinde理論認為引力是種「誘導現象」或「層展現象」 (誘導引力)。他重新得到了「修正牛頓動力學（modified Newtonian dynamics，MOND）方程」。基於誘導效應的靈感，其他理論物理學家還發展出了引力和時空的全息描述，在全息框架下，彎曲時空和其中的一切都是量子信息的幾何表示。不過自從Verlinde在arXiv貼出他的論文之後，就引起了強烈的爭論，自然很多暗物質支持者會進行反擊（此外，早先Verlinde在一篇論文中更為激進地指出不存在引力，所謂引力，是一種熵力）。不過現在斷定暗物質是否應該被剔除出物理學的框架還為時尚早，Einstein的廣義相對論仍然是對引力很好的描述。至於暗物質理論還是Verlinde理論，哪一個是正確的，還有待更多的探討，以及實驗家和理論家的努力。（P.S. Verlinde如此激進的理論，連他的導師Gerard "t Hooft教授都不是很能相信）

有興趣可以看下這篇的報道：
https://www.quantamagazine.org/20161129-verlinde-gravity-dark-matter/

看完新聞。現在只求出了最簡單情況（球對稱什麼的）的解。是否正確還有待理論發展

2016年11月，Erik Verlinde試圖解釋暗物質的新的引力理論引發了媒體和讀者的很大興趣。

著名宇宙學家Jim Peebles在隨後的一篇綜述中[1701.05837] How the Nonbaryonic Dark Matter Theory Grew，簡要地回顧了上世紀70年代以來，有關暗物質特徵的宇宙學觀測和地面實驗（比如原初核合成，CMB，BAO，中微子質量測定，等等），並梳理了暗物質理論的主流觀點的演變。

在文章最後，Peebles引用Verlinde的論文時幽幽地說了一句話：「持續挑戰ΛCDM模型是對的，但是對大量觀測結果視而不見的行為則是錯誤的。」

總而言之，Verlinde的理論動機有太多猜測的痕迹（比如直接把反德西特時空中的量子引力結果改個係數，套在德西特時空中），它的結果目前還缺乏來自各個角度的宇宙學觀測的檢驗。

從亞里士多德到現在，我還不知道什麼理論是「完全錯誤的」…也不知道什麼理論能解釋「宇宙里的一切現象」

大批理論物理學家找到了灌水的新方向。

貼一下Verlinde的這篇論文
https://arxiv.org/pdf/1611.02269.pdf
還有檢驗這個理論的那篇論文
https://arxiv.org/pdf/1612.07288.pdf
僅這一項證據顯然還不夠，畢竟對引力理論修正的假說多得很，其中也不乏通過一些觀測驗證的。期待更多更有說服力的證據出現

人類發展的科學理論都是對無限宇宙不斷擬合的過程，是偏差不斷減小的過程，從地心說到日心說，從牛頓力學到相對論。

韋爾蘭德引力,這個力第一次聽說.....

如何深入淺出地解釋熵、宇宙和時間的關係？ - 物理學 - 知乎

暗物質一直找不到，我就覺得可能需要新的萬有引力理論，沒想動作這麼快。
但韋氏也過於著急宣布廣相是錯誤的，引力波才剛剛發現呢－一假設他的理論真好用，競爭也才開始。

科學就是這樣發展的啊！不奇怪。很多現在的理論都只是暫時安全，或者說在一定範圍安全而已。

坐等大神

感覺就像這麼多年辛辛苦苦上課學的物理白學了重新顛覆

感覺怪怪的。這很奇怪嗎？本來那些理論也沒有證明為什麼正確（這很重要），而不是實驗對了就是真理（中醫中槍）

說引力是一種熵力的假設，不是已經被否定了嗎？別人的理論不能解釋一切現象，他的理論能解釋他的結論所基於的假設，而這個假設是由結論推想出來的，所以有人說這是循環論證。