吴新忠

(上海交通大学科学史系，上海 200240)

量子引力的各种探索

吴新忠

(上海交通大学科学史系，上海 200240)

相对论和量子理论只是20世纪以来尚未完成的物理学革命的第一步，引力量子化是21世纪物理学中最大的难题。从突破量子场论中点粒子模型框架得到的超弦理论，尽管引入了新的对称性有助于统一四种基本相互作用，但量子超引力的重整化问题并没有彻底解决，目前也没有超对称与额外维的可靠实验证据。随着宇宙暴涨证据的发现，人们被迫重新引入爱因斯坦一度放弃的宇宙学常数，弦论很难解释为何宇宙常数是非常小的负数。从引力规范理论可以延伸出圈量子引力理论，它一开始就假定时空由离散元素构成，而且时空的离散性是结合量子理论与狭义相对论的结果。而扭量理论以因果关系为基本要素，重新构造事件的时空图。目前最成功的量子引力方法结合了三个基本思想:空间是突现的，空间的最基本的描述是离散的，这些描述都以因果性为基本要素，但这些构想如何与粒子物理、量子场论结合仍然是个未解之谜。

超弦;圈量子引力;扭量理论

量子理论的创立是为了解释为什么原子是稳定的，不会立即瓦解，而牛顿力学与麦克斯韦电磁场论会得出原子塌缩的荒谬结论。量子理论也说明了观测到的物质和辐射的许多性质。在分子以及更小尺度上，它的效应尽管不排除经典理论的预言，但却有着根本不同。……