(资料图)

在物理学的四种基本力中，重力是我们在日常生活中最熟悉的一种，但它也是目前唯一不能用量子物理学解释的一种。现在，科学家们已经制定了一项计划，通过监听碰撞黑洞的"铃声"，在宇宙中寻找量子引力的迹象。

四种基本力中的三种--电磁力、弱核力和强核力--可以被描述为场，并由特定粒子携带。例如，电磁力是由光子携带的，并产生电场和磁场。

然而，引力不能以这种方式解释。目前，我们拥有的最佳模型是爱因斯坦的广义相对论，但在某些情况下--比如在黑洞附近--这一理论会崩溃，表明它是不完整的。几十年来，科学家们一直在寻找一种量子引力理论，它将用一种被称为引力子的假想粒子所携带的量子力学来解释这种力量，但到目前为止，证据还没有被我们找到。

现在，一对新的研究概述了天体物理学家如何在未来几年寻找线索。引力波是时空结构中的涟漪，由黑洞和/或中子星之间的碰撞等灾难性事件产生，可由LIGO等观测站探测到。研究小组表明，这些碰撞的"音调"可能暗示了与当前模型不完全一致的物理学。

"当两个黑洞合并产生一个更大的黑洞时，最终的黑洞会像铃铛一样响起来，"这两项研究的共同作者陈雁北说。"如果某些量子引力理论是正确的，那么铃声的质量，或其音色，可能与广义相对论的预测不同。我们的方法是为了寻找这种响铃阶段的质量差异，例如谐波和泛音"。

第一项研究提出了一个新方程，描述了黑洞在不同的量子引力理论下会如何响起。它基于理论物理学家Saul Teukolsky在20世纪70年代首次提出的一个方程。在第二项研究中，研究小组描述了如何将新方程应用于LIGO获得的数据，过滤掉背景噪音。

随着LIGO在中断了三年的升级后最近重新启动，我们应该很快就能对量子引力的想法进行测试了。

这项研究发表在《物理评论X》和《物理评论通讯》杂志上。