03.03 如果现有的量子引力论获得成功,那么理论物理学将如何走向下一步?

米斯特库


题主你好,如果量子引力实现了,也不代表理论物理就结束了。当代理论物理面临的挑战十分严峻!当代理论物理其实是“黑暗物理学时代”。可以预想的是,未来至少半个世纪的理论物理学都会笼罩在黑暗物理学的阴霾之下。黑暗物理学指的是物理学理论虽然众多,但是没有一个理论不是丝毫没有问题的。经典广义相对论除了奇性问题之外,还存在暗能量问题;粒子物理学的标准模型存在不自然性(需要算到34位有效数字)和平庸性(高能标下的希格斯场不存在耦合)等难题。这些问题就算量子引力构造出来了也无法获得解决!我们甚至不太清楚,解决这些问题究竟会不会早于量子引力的建立!此外,我们也并不清楚量子引力是否也存在类似经典广义相对论和粒子物理学这样的问题,如果存在——我相信一定会存在,那么量子引力即便有了也会陷入“黑暗时代”。

哪怕我们渡过了现在的“黑暗物理学时代”,哪怕我们构造了量子引力,也不代表理论物理学就无事可做了。理论物理学有几个大问题,比如说构造描述一些相互作用的理论,比如说解释基本物理学现象;理论物理学还有很多小问题,比如说计算。理论物理学的计算一直是难题,量子色动力学建立四十五年了,但是量子色动力学的计算却迟迟没有得到解决。如果我们不能对一个理论做出有效的计算,那么这个理论并没有任何价值。因为没有计算结果,这个理论就等于没有预言性,也不能解释客观世界的规律。同样的,经典广义相对论也有类似的问题。目前的量子引力(只能算是完整量子引力的雏形)在计算方面还存在很严重的问题!比如说有的量子引力论能计算非微扰引力,但是却不能算微扰引力论;有的量子引力论却是反过来的。可以这么说,即便是完整的量子引力论建立了,计算难题一定存在!

此外,一个更大的难题一直摆在我们面前:物理学是否能统一,如何统一,哪种统一理论是符合实际的?这些难题现在还不能给出彻底的回答。可以说未来的理论物理学一定要彻底干净地解决这些问题。


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