涌现引力论。

暗物质在大尺度宇宙结构中的分布概念图。Mark Garlick

理论物理学家埃里克・韦林德（Erik Verlinde）2009年创立了一个新的理论——涌现引力论（Emergent gravity）。在这个理论中，他认为引力不是一种基本作用力，而是某种深层机制的外在表现（涌现）。

在物理学中，韦林德指出的这种微观世界所展现出来的宏观特性是相当普遍的。比如温度，就不是某种物质固有的特性，而是微观粒子相互碰撞的涌现。当我们用工具测出这种碰撞并加以度量后，便称之为温度。事实上，有一整个物理学分支是用来研究这种现象的。这个分支就是统计力学。

但在其他领域，科学家对这种联系究竟是否存在并不十分清楚。例如超导。至今无人了解要在微观世界中进行怎样的操作，才会使得物体获得高温超导特性。

韦林德的理论建立在史蒂芬・霍金（Stephen Hawking）和雅各布・贝肯斯坦（Jacob Bekenstein）上世纪70年代的观测结论之上。这两位科学家认为，黑洞的许多特性可以用热力学定律来表达。然而热力学定律本身就是一种微观进程的宏观表现，亦即涌现。韦林德认为，这不是巧合，它暗示我们所体验到的引力可能也是由某种深层物理学机制展现出来的。

涌现引力论的首个版本发表于2009年。韦林德认为，我们不一定需要先知道引力产生的深层原理，因为我们已经有了测量工具——统计力学。统计力学可以用来解释涌现的特性。

由于引力与我们对运动、惯性、空间和时间的概念紧密相连，所以实际上我们所感知到的整个宇宙都是同一种深层机制的涌现。

2016年，随着暗能量概念的流行，韦林德发展了他的理论，认为存在暗能量的空间会涌现出一种新的特性，使得密度低的空间产生一种向内的自我推力。

这引起了人们的兴趣，因为它提供了一种暗物质的替代解释。当前流行的观点认为暗物质是一种不可见的存在，是由一种粒子构成的，且占据了星系的大部分质量。暗物质假说可以解释许多观测到的现象，比如恒星的自转以及宇宙的大尺度结构演化等，但是人们至今没有发现过这种神秘的粒子。

而在韦林德的涌现引力论中，低密度空间的引力表现和我们根据广义相对论推算得到的结果不一样。在大尺度上，空间会自然产生一种向内的推力，迫使物质紧密地聚集在一起。

涌现引力论由此变得可供检验了。科学家开始根据涌现引力论建立星系结构与演化模型，并观察它和根据暗物质理论建立的模型之间是否存在差异。

但检验结果并不明朗。某些早期实验在研究恒星的自转速度时，比较倾向于认可涌现引力论；而近年来的观测结果又认为韦林德的理论不具有优势，因为暗物质理论的适用性非常广。这是涌现引力论的短板。

目前涌现引力论仍然只是一种探索。但是韦林德的理论一旦成立，人类对宇宙和自然界的理解，对引力和运动的看法，甚至对更基本的概念如时间和空间的认识，都将发生巨大改变。

参考'Emergent gravity' could force us to rewrite the laws of physicshttps://www.livescience.com/physics-mathematics/emergent-gravity-could-force-us-to-rewrite-the-laws-of-physics