03.03 如果現有的量子引力論獲得成功,那麼理論物理學將如何走向下一步?

米斯特庫


題主你好,如果量子引力實現了,也不代表理論物理就結束了。當代理論物理面臨的挑戰十分嚴峻!當代理論物理其實是“黑暗物理學時代”。可以預想的是,未來至少半個世紀的理論物理學都會籠罩在黑暗物理學的陰霾之下。黑暗物理學指的是物理學理論雖然眾多,但是沒有一個理論不是絲毫沒有問題的。經典廣義相對論除了奇性問題之外,還存在暗能量問題;粒子物理學的標準模型存在不自然性(需要算到34位有效數字)和平庸性(高能標下的希格斯場不存在耦合)等難題。這些問題就算量子引力構造出來了也無法獲得解決!我們甚至不太清楚,解決這些問題究竟會不會早於量子引力的建立!此外,我們也並不清楚量子引力是否也存在類似經典廣義相對論和粒子物理學這樣的問題,如果存在——我相信一定會存在,那麼量子引力即便有了也會陷入“黑暗時代”。

哪怕我們渡過了現在的“黑暗物理學時代”,哪怕我們構造了量子引力,也不代表理論物理學就無事可做了。理論物理學有幾個大問題,比如說構造描述一些相互作用的理論,比如說解釋基本物理學現象;理論物理學還有很多小問題,比如說計算。理論物理學的計算一直是難題,量子色動力學建立四十五年了,但是量子色動力學的計算卻遲遲沒有得到解決。如果我們不能對一個理論做出有效的計算,那麼這個理論並沒有任何價值。因為沒有計算結果,這個理論就等於沒有預言性,也不能解釋客觀世界的規律。同樣的,經典廣義相對論也有類似的問題。目前的量子引力(只能算是完整量子引力的雛形)在計算方面還存在很嚴重的問題!比如說有的量子引力論能計算非微擾引力,但是卻不能算微擾引力論;有的量子引力論卻是反過來的。可以這麼說,即便是完整的量子引力論建立了,計算難題一定存在!

此外,一個更大的難題一直襬在我們面前:物理學是否能統一,如何統一,哪種統一理論是符合實際的?這些難題現在還不能給出徹底的回答。可以說未來的理論物理學一定要徹底乾淨地解決這些問題。


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