我们想象,在广阔浩瀚的真空中有个物体,它如果没有质量,将一直按绝对的直线运动,一旦它有了质量,就说明它有了能量,就会对周围的真空产生影响,影响到真空的量子,.如果该物体旁边还有其他物质体,那么她们之间将会通过对真空量子的影响而互相联系,在宏观上表现为万有引力.引力公式什么的,高中就学了.所以,一旦有质量的两个物质在真空中"相遇"(相隔距离以光年记),他们的运动就不再是你所说的自由运动,她们之间的引力让它们互相影响.如果刚开始的时候,它们是不动的(假设),它们就以直线均加速运动(真的是直线)的方式互相靠近,相撞. 如果A不动,B从它旁边经过,而B的速度不够快,不能克服AB之间的引力,后面发生的事情就简单了,B 就被A 俘虏,做圆周运动. 所以一个物体想要真的自由运动,除非它没有质量
这个报道在物理系的人看来很正常,有可能非物理系的人眼中算是大新闻吧。 能够算是“超越广义相对论”的理论在这几十年出现太多了,其实就是在广义相对论的基础上做进一步的研究,本质上又和广义相对论不一样。 “大统一”理论的种类太多了,但是因为能量的数量级太高太高,实验没法认证,所以近年来大统一理论算是百花齐放,其实有比这个新闻中的院士要牛得多的华人科学家提出得另一个完全不一样的理论,可惜follow得人很少,所以理论研究的道路艰辛。 这一类超越实验范围的理论中最有人气的应该算是弦论,其中一个原因是弦论有实际价值,延伸出的理论可以用来解释物理学别的领域的实验现象。弦论教祖Witten多年前拿过数学大奖,所以在数学上也是很有价值的理论。
先说说广义相对论,引力场在GR中被描述为时空的几何效应,引力由能-动张量决定,等价于描述时空几何形式的Einstein张量,可见,引力场和传统的场论不同,它不依赖于某个时空背景(或者说GR是一个背景独立的理论)。 而对于量子场论中的场,需要分情况来讨论: 1. 一种是通常大家讨论的量子场论(QFT),它是依赖于时空背景的,可以说是被量子化的经典场,这里的量子化需要考虑重整化的方法,比如QED就是最成功的例子。引力场之所以很难被量子化,一个很重要的原因,是不能直接进行重整化处理,这就和GR的性质有关了。 当然,不是所有不包含引力的QFT都可以重整化,比如四费米子理论。。不过现在已有能很好地描述弱相互作用的理论了,并且由温伯格、萨拉姆等人实现了电弱统一。 2. 还有一种是拓扑量子场论(TQFT),这种理论的某些关联函数不依赖于时空流形的度量,但是它没有局部的自由度,只有有限个全局自由度。简单来说跟QFT的一个区别,在于QFT倾向于“面向对象”,而TQFT更加“面向关系”。在这方面比较前沿的进展,就需要用高维范畴论来描述了。和TQFT相关的一个理论,就是圈量子引力论(LQG),它跟弦论的不同之处,就是试图直接对GR进行量子化。不过这里不是用传统的量子化方案,而是把正则变量和背景独立开来,从而实现正则量子化,但这会改变正则变量本身。另外,即使LQG在一定程度上是背景独立的,但还是要求特定的时空拓扑,并且很难过渡到传统的GR,所以目前还有不少问题。。 其它的理论,诸如标度相对论(似乎不满足规范对称性),Verlinde熵力理论(对宇宙学的描述还没有暗物质理论精确),非交换几何等。有人很看好非对易几何,但是对于包含引力的大统一理论,人们已经用上了数学中几乎所有的几何学,还是有很多问题解决不了。代数方面?据说弦论和LQG的前沿都用上范畴论了,但数学工具似乎还是不够。






