吴玉梅 孙小淳

摘 要 “量子引力论”是融合广义相对论与量子力学两大基础理论而建立起来的描述微观和宏观世界的理论，目的是解决大爆炸宇宙模型中的奇点问题，即在宇宙的开端（时空奇点），广义相对论及相关理论都“失效”的问题，目前主流的理论是“弦理论”。关于“量子引力论”目前有许多争论，本文考察霍金和彭罗斯关于“量子引力论”的争论。从三方面来进行考察：（1）关于“实在”的争议；（2）关于理论基础的争议；（3）关于科学方法论和科学认识论的争议。通过霍金与彭罗斯的争论，可以略窥当今理论物理学面临的困难和前景。

关键词 量子引力论 弦理论 本体论 科学方法论

中图分类号 N09： O4

文献标识码 A

导 言

“量子引力论”是为了解决时空奇点问题而提出的。“大爆炸”宇宙模型被认为是现代宇宙学的“标准模型”，认为宇宙开始于一个致密炽热的奇点，奇点处时空曲率变得无穷大。霍金（Stephen Hawking）和彭罗斯（Roger Penrose）在1970年论证指出，爱因斯坦的广义相对论如果正确，那就必然存在这样的奇点[1]。然而在奇点处，广义相对论却“自己无法预言宇宙”，也就是说理论“失效”（[2]，p. 75）。那描述时空奇点需要什么样的理论？把20世纪两大基础理论即量子力学与广义相对论结合起来描述时空奇点，成为绝大多数理论物理学家的选择，从而产生一个新的理论——“量子引力论”。

“量子引力论”有多种形式，其中主流的是“弦理论”。弦理论认为，构成世界的各种无穷小的粒子，如夸克 、电子、胶子和质子，以及它们衍生的粒子家族，都是一维且尺度极其微小的弦的振动①。……