量子引力理论有什么新进展了?

星宇飘零2099

首先要着重指出的量子引力论是圈量子引力论,它是目前来说违反物理学常识最少的量子引力论,我这里说的“最少”是从公理化体系角度来看的,现有物理学体系——即由狭义相对论性量子场论和经典广义相对论组成的物理学体系——里被破坏的公理数目最少。圈量子引力论是高度维护广义相对论权威地位的量子引力论,它所破坏的物理学体系公理有两样东西:空间连续性(广义相对论需要这一条公理)、时间存在性。这两样东西其实严格说仅仅是第二条“时间存在性”被破坏了,第一条在量子理论体系下其实可有可无,著名的格点量子色动力学就不需要第一条公理。圈量子引力论可以解释黑洞的霍金辐射,解释宇宙大爆炸奇点问题,可以消除量子散射振幅的紫外发散。但是圈量子引力论面临两个挑战:一是无法给出低能有效理论,二是没有能量和动量的定义。这两个挑战让圈量子引力论无法被高能物理学家所接受,同时因为圈量子引力论需要在极高的能标下才能有可观测性应,目前来说没有好的实验可以检验。


第二个要着重介绍的是弦理论。相比于圈量子引力论,弦理论对现有物理学体系的破坏则十分严重。首先是自洽合理的弦理论必须要是超弦理论,而超对称在现有技术所能达到的能标下搜寻无获——乐观地说是更高能标才能发现超对称,悲观地说超对称能被证明的范围被大大压缩了!第二是,无论是超对称弦理论还是非超对称弦理论,都需要很高的额外空间维度,这是十分不友好的事情,因为大量的物理实验都没有证明额外维度是存在的。第三件是目前有所谓的AdS/CFT对应理论来帮助我们研究弦理论的量子引力论,但是AdS时空不是物理时空,它需要两个时间维度和若干个个空间维度,物理时空必须要是dS时空——一个时间维度和若干个空间维度。这三条是弦理论对物理学公理化体系的破坏。此外,弦理论有很多奇葩的结论,比如说高速粒子对撞会产生微型黑洞——到现在大型强子对撞机也没找到相关实验证据。弦理论面临的挑战也远远多于圈量子引力论,比如说时空维度和超对称就是最大的挑战,此外像紧致化问题、伪真空态问题、量子反常问题等,都是弦理论需要解决的。

相对于圈量子引力论来说,弦理论有一点是十分友好的:存在低能有效理论!比如说N=4 SYM理论和N=8 SUGRA理论就是超弦理论的两个低能有效理论,它们的非超对称对应分别是杨-米尔斯理论和广义相对论。所以说,超弦理论是一种可能的紫外完成理论。


此外,还有多如牛毛的引力论和量子引力论。其中比较有影响力的是BD理论,BD理论是广义相对论最大的竞争对手,如果有实验能证明BD理论是对的,那么前面我所列举的两种两种量子引力论就可以“回家休息了”。因为这种理论都是基于广义相对论而建立的。BD理论破坏了广义相对论基本原理之一——强等效原理,该理论仅仅是爱因斯坦等效原理级别的理论,因此由BD理论发展出来的量子引力绝对不是我们现在有的量子引力论。此外,一些学者已经开始着手对一些检验广义相对论的实验进行重新考虑了,比如说水星近日点进动问题是否忽略了一个细节:太阳是有形状的。那么结果可能会让我们大跌眼镜了:水星近日点进动实验数据将会否定广义相对论而肯定BD理论!

最后,现在的量子引力论仅仅是物理学的一个模型,并不代表客观情况就是如此。我们需要冷静对待量子引力论。


科学联盟

量子引力理论主要是靠弦论,弦论自从马德西纳在20年前提出ADS/CFT以后就基本没有大的革命了。所以,现在弦论开始转向凝聚态物理的研究,量子引力方向的发展相对来说较少。

量子引力还有一个角度是所谓的圈量子引力。圈量子引力虽然号称能解释黑洞熵的起源,但其他方向的物理学家也看不懂他们的方法,所以不好评价。

你说的很多,目前需要的是一个可以在低能条件下验证的量子引力理论。但是这样的低能验证大家都没有。本来欧洲的大型核子对撞机如果能发现超对称的话,那算是对超弦理论的一个验证,但可以并没有发现。

关于这方面,你可以参考科普书《宇宙的琴弦》。这本书通篇都在讲弦论,从爱因斯坦的相对论讲到微观世界的量子论,然后是弦论。但弦论到底是数学还是物理?我觉得一个数学物理理论,如果不能被物理实验检验,那么这样的理论只能称为数学,不能称之为物理。


潇轩


孤猴78345271

如普朗克、爱因斯坦、波尔、德布罗意、薛定谔一般的天才集团已逝去多年,近100年来物理学界都还在吃着那一代的剩饭剩菜,弦理论、平行世界还不如宗教教义深入人心,随着实证物理学手段的耗尽,新理论即使提出也无法验证,逐渐走入神学玄幻的境地。

将量子力学和广义相对论统一的想法自爱因斯坦就已开始成形,但爱因斯坦当时已是垂垂暮年,并无很充足的精力开创新理论并去验证了,这个难题一直被留到了现在,并会被一直留下去。时势造英雄,英雄时代已远去。


超光速漫游者

能够解释所有运动体的一切受力及其运动状态,最好的理论是万物动态平衡框架理论,它对现有科学观测现象及其己有理论都能解释,同时对现有理论不能解释的世纪难题同样能解释,从根本上说明物质能量空间时间的内在联系及其演化规律。这个理论包涵内容很多,需要有志发展并完善该理论的人共同努力,创造属于中国人的开创性大统一理论,最终创立《宇宙动态学》成为中华文明的一部分。


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