北京
你可能也好奇过，太阳为什么会突然"发脾气"——耀斑爆发、日冕物质抛射，能量从哪来？答案之一是磁重联：磁力线在等离子体里被拉伸、扭曲，到了某个临界点突然断开、重新接上，把积攒的能量一次性放出来。
现在，有研究人员把目光投向了另一个基本力：引力会不会也玩这一套？
一项新的理论研究给出的推测是：会。而且这件事完全建立在爱因斯坦的广义相对论之上，不需要引入任何新物理。
先说说磁重联是怎么回事
在等离子体物理里，磁力线通常被"冻结"在等离子体中，随流体一起走。你可以把它们想象成一根根被拉长的橡皮筋：可以拉伸、可以拧成麻花，但正常情况下不会断。一旦这个"冻结"规则失效，磁力线就能断开、以新的方式重新连接，这个过程就是磁重联，太阳最剧烈的爆发活动背后就有它。
哥伦比亚大学天体物理学家卢卡·科米索（Luca Comisso）是这项新研究的第一作者。他在给媒体的邮件里说，在等离子体物理中，重联已经成为理解磁场如何重组、如何与物质交换能量的核心部分，于是他问了自己一个问题：引力会不会也有类似的事？
他自己也承认，这个想法乍看没什么道理。"引力和磁性描述的是自然界非常不同的方面，没有明显理由期待它们行为相似。"但他说，当把爱因斯坦方程写成一种特定的数学形式时，支配磁场的一些原理也会在引力中出现。他们想弄清楚的是：这种相似性能不能延伸到重联本身。
引力场也有"薄片"
科米索和智利阿道夫·伊瓦涅斯大学的物理学家费利佩·阿森霍（Felipe Asenjo）用了一套叫"四元标架表述"（tetrad formulation）的数学框架。按科米索的解释，爱因斯坦理论用时空几何描述引力，而在四元标架表述下，引力的某些方面可以用类似电场、磁场的量来表达。
在今年早些时候发表于《物理评论快报》的一项研究中，两人已经用这套框架处理过引力，并提出引力场可以形成二维结构，称为引力场薄片。薄片的两个维度，一个延展于空间，一个延展于时间——所以每一片其实是"一条线随时间走过留下的轨迹"。在任意时刻截一张快照，看到的就是一条线，类似画在磁铁周围的磁力线。而且就像冻结在等离子体里的磁力线一样，科米索说，在某些条件下这些薄片演化时不会断裂，连接方式也不改变。
但冻结规则不是铁律
新研究发表于10月28日的《物理评论D》，结论是：上面那种情况并非总是成立。科米索说，引力场薄片可以断裂，并以不同的排列重新连接，很像等离子体中的磁力线。
不过这里有个容易被跳过的细节：冻结规则被打破，本身并不等于重联。有时候薄片只是相对于携带它的流动发生了滑移，仍然完整，因为它冻结在另一套流动里。只有当不存在这样的替代流动时，才算真正的重联。
研究还推导出了描述重联发生快慢的方程，以及它如何影响能量和动量的转移。在广义相对论里，引力与物质可以交换能量和动量，守恒的只是两者的总和；这项研究显示，重联会改变这种交换的局部速率。重联还会改变"引力螺旋度"——它是磁力线扭曲、缠绕程度那个量在引力中的对应物。冻结的薄片螺旋度保持不变，而重联可以创造或销毁它。
科米索强调，这一切都从爱因斯坦的广义相对论推出。他的说法是：爱因斯坦一个多世纪前提出这套理论，它通过了数量惊人的实验检验，但即便过了一百多年，同样的方程里仍有新见解可以挖。
自然界里谁在触发它？还没有答案
什么能触发真实的引力重联，目前仍是开放问题。研究人员提出的候选场景包括：黑洞中心被认为存在的奇点、无数小到无法单独追踪的引力波涟漪的叠加效应，以及与霍金辐射相关的量子效应。
科米索说，他们还在起步阶段，但最有趣的可能性之一是，引力重联或许在极端事件中起作用，比如两个黑洞并合、中子星碰撞——那是引力极强、时空几何剧烈变化的环境。这类碰撞会发出引力波，LIGO（激光干涉引力波天文台）自2015年起就在记录它们。他说，他们想弄明白引力重联是否参与能量转移，是否会在引力波中留下可识别的印记。"我们还不知道答案，但这些问题现在可以开始研究了。"
所以，眼下能确定的是方程里多了一种可能性，不能确定的是宇宙有没有真的用它。太阳的磁重联我们看得见，引力的这一版，还等着被看见。
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