量子引力理論有什麼新進展了?

星宇飄零2099

首先要著重指出的量子引力論是圈量子引力論,它是目前來說違反物理學常識最少的量子引力論,我這裡說的“最少”是從公理化體系角度來看的,現有物理學體系——即由狹義相對論性量子場論和經典廣義相對論組成的物理學體系——裡被破壞的公理數目最少。圈量子引力論是高度維護廣義相對論權威地位的量子引力論,它所破壞的物理學體系公理有兩樣東西:空間連續性(廣義相對論需要這一條公理)、時間存在性。這兩樣東西其實嚴格說僅僅是第二條“時間存在性”被破壞了,第一條在量子理論體系下其實可有可無,著名的格點量子色動力學就不需要第一條公理。圈量子引力論可以解釋黑洞的霍金輻射,解釋宇宙大爆炸奇點問題,可以消除量子散射振幅的紫外發散。但是圈量子引力論面臨兩個挑戰:一是無法給出低能有效理論,二是沒有能量和動量的定義。這兩個挑戰讓圈量子引力論無法被高能物理學家所接受,同時因為圈量子引力論需要在極高的能標下才能有可觀測性應,目前來說沒有好的實驗可以檢驗。


第二個要著重介紹的是弦理論。相比於圈量子引力論,弦理論對現有物理學體系的破壞則十分嚴重。首先是自洽合理的弦理論必須要是超弦理論,而超對稱在現有技術所能達到的能標下搜尋無獲——樂觀地說是更高能標才能發現超對稱,悲觀地說超對稱能被證明的範圍被大大壓縮了!第二是,無論是超對稱弦理論還是非超對稱弦理論,都需要很高的額外空間維度,這是十分不友好的事情,因為大量的物理實驗都沒有證明額外維度是存在的。第三件是目前有所謂的AdS/CFT對應理論來幫助我們研究弦理論的量子引力論,但是AdS時空不是物理時空,它需要兩個時間維度和若干個個空間維度,物理時空必須要是dS時空——一個時間維度和若干個空間維度。這三條是弦理論對物理學公理化體系的破壞。此外,弦理論有很多奇葩的結論,比如說高速粒子對撞會產生微型黑洞——到現在大型強子對撞機也沒找到相關實驗證據。弦理論面臨的挑戰也遠遠多於圈量子引力論,比如說時空維度和超對稱就是最大的挑戰,此外像緊緻化問題、偽真空態問題、量子反常問題等,都是弦理論需要解決的。

相對於圈量子引力論來說,弦理論有一點是十分友好的:存在低能有效理論!比如說N=4 SYM理論和N=8 SUGRA理論就是超弦理論的兩個低能有效理論,它們的非超對稱對應分別是楊-米爾斯理論和廣義相對論。所以說,超弦理論是一種可能的紫外完成理論。


此外,還有多如牛毛的引力論和量子引力論。其中比較有影響力的是BD理論,BD理論是廣義相對論最大的競爭對手,如果有實驗能證明BD理論是對的,那麼前面我所列舉的兩種兩種量子引力論就可以“回家休息了”。因為這種理論都是基於廣義相對論而建立的。BD理論破壞了廣義相對論基本原理之一——強等效原理,該理論僅僅是愛因斯坦等效原理級別的理論,因此由BD理論發展出來的量子引力絕對不是我們現在有的量子引力論。此外,一些學者已經開始著手對一些檢驗廣義相對論的實驗進行重新考慮了,比如說水星近日點進動問題是否忽略了一個細節:太陽是有形狀的。那麼結果可能會讓我們大跌眼鏡了:水星近日點進動實驗數據將會否定廣義相對論而肯定BD理論!

最後,現在的量子引力論僅僅是物理學的一個模型,並不代表客觀情況就是如此。我們需要冷靜對待量子引力論。


科學聯盟

量子引力理論主要是靠弦論,弦論自從馬德西納在20年前提出ADS/CFT以後就基本沒有大的革命了。所以,現在弦論開始轉向凝聚態物理的研究,量子引力方向的發展相對來說較少。

量子引力還有一個角度是所謂的圈量子引力。圈量子引力雖然號稱能解釋黑洞熵的起源,但其他方向的物理學家也看不懂他們的方法,所以不好評價。

你說的很多,目前需要的是一個可以在低能條件下驗證的量子引力理論。但是這樣的低能驗證大家都沒有。本來歐洲的大型核子對撞機如果能發現超對稱的話,那算是對超弦理論的一個驗證,但可以並沒有發現。

關於這方面,你可以參考科普書《宇宙的琴絃》。這本書通篇都在講弦論,從愛因斯坦的相對論講到微觀世界的量子論,然後是弦論。但弦論到底是數學還是物理?我覺得一個數學物理理論,如果不能被物理實驗檢驗,那麼這樣的理論只能稱為數學,不能稱之為物理。


瀟軒


孤猴78345271

如普朗克、愛因斯坦、波爾、德布羅意、薛定諤一般的天才集團已逝去多年,近100年來物理學界都還在吃著那一代的剩飯剩菜,弦理論、平行世界還不如宗教教義深入人心,隨著實證物理學手段的耗盡,新理論即使提出也無法驗證,逐漸走入神學玄幻的境地。

將量子力學和廣義相對論統一的想法自愛因斯坦就已開始成形,但愛因斯坦當時已是垂垂暮年,並無很充足的精力開創新理論並去驗證了,這個難題一直被留到了現在,並會被一直留下去。時勢造英雄,英雄時代已遠去。


超光速漫遊者

能夠解釋所有運動體的一切受力及其運動狀態,最好的理論是萬物動態平衡框架理論,它對現有科學觀測現象及其己有理論都能解釋,同時對現有理論不能解釋的世紀難題同樣能解釋,從根本上說明物質能量空間時間的內在聯繫及其演化規律。這個理論包涵內容很多,需要有志發展並完善該理論的人共同努力,創造屬於中國人的開創性大統一理論,最終創立《宇宙動態學》成為中華文明的一部分。


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