什么是量子引力?超对称量子引力是什么理论,量子引力为什么这么复杂?初级和高级水平的圈量子引力是什么?量子引力是将引力量子化,用类似量子场论的方式来描述(但量子场论本身无法描述引力,引力的量子场论也无法改革,至少对于微扰量子场论是如此)。环圈量子引力(LQG)。
(1)克尔解和引力场、电磁场的分类使经典广义相对论充满了活力,钱德拉塞卡晚年的重要贡献是在克尔时空中求解了狄拉克方程。钱德拉塞卡相当于在天空引入了超对称性。之后,钱德拉的影响力逐渐减弱,因为真正可以称得上大师的彭罗斯在马莎的影响下,从数学家变成了一般相对论者。1985年,彭罗斯和林德勒发表了《旋量与时空》,基本奠定了经典相对论的格局。
他开始做半经典半量子的东西。沃尔德的数学很好。他做的是弯曲时空量子场论,也就是用C星代数和泛函分析。沃尔德的弯曲时空量子场论清楚地告诉人们,量子代数非常重要。量子代数是绝对的,粒子当然是相对于观察者的。从文儒效应可以看出,真空和粒子是一个依赖于观测者的概念,非常新颖。一般来说,你看到的电脑和桌子,在其他观察者看来可能是真空的。
恒星、中子星、黑洞、宇宙奇点之间在体积、能量、质量、密度等方面存在着巨大的差异。可以得出结论,它们由三种不同的量子序组成,恒星由原子组成,中子星由粒子(中子)组成,黑洞由引力子组成,宇宙奇点由奇子组成。从宇宙的奇点来看,引力子、粒子和原子都有泡沫结构,我们已经熟悉了原子泡沫。从中子星到黑洞和宇宙奇点,粒子和引力子的内部还是很空的。
超对称性是费米子和玻色子之间的对称性(比如有玻色子电子对应电子)。引入超对称后,场论的不可约部分将大大减少。超对称完全是理论引入的对称性,没有实验观测。目前加速器还达不到超对称的能量标准,但是已经有这个探测计划了。量子引力是将引力量子化,用类似量子场论的方式来描述(但量子场论本身无法描述引力,引力的量子场论也无法改革,至少对于微扰量子场论是如此)。
环圈量子引力(LQG)。这是试图让爱因斯坦的广义相对论成为量子理论。相对论描述了引力的行为,尤其是时空与物质的相互作用(物质告诉空间如何弯曲,空间的曲线告诉物质如何运动)。量子引力是产生时空动态几何结构的属性,是物理学中最困难、最复杂的学科,也是几何概率论中最难的概念问题之一。它不是正的,也不是负的,但它仍然有引力。它不像电磁力,但与电磁力的相互作用很小。吸引一个电子需要几百倍的量子。能量是所有事物的组成物质,电子也是。因为量子引力是物理学中最高的学科。你首先需要明白的是,我们目前对引力最好的理解是把它解释为一种产生时空动态几何结构的属性。
几年前,菲尔兹奖(数学领域的最高荣誉之一)获得者WendelinWerner在UniversityofEdinburgh做了一个演讲,讲的是几何概率论中最具概念挑战性的问题之一(也适用于量子引力理论)。我将在这里给出他的论点的简化版本。尽管如此,它暴露了一个基本问题,并表明为什么具有概率动力学的时空石是非常不可想象的。
广义相对论是爱因斯坦在1915年用几何语言建立的引力理论,它融合了狭义相对论和牛顿的万有引力定律,将引力改为描述时空中被物质和能量弯曲的时空,以取代引力是一种力的传统观点。相对论和量子力学是现代物理学的两大基本支柱。量子力学是从经典物理到微观的发展,相对论是从经典物理到宏观的拓展。经典物理理论本身既是量子力学和相对论力学的上限,也是下限。
举一个具体的例子来说明广义相对论的经典性:F = Ma是经典力学中的基本理论之一。力等于质量×加速度。但需要注意的是,经典物理学和相对论物理学都认同运动的相对性,即如果一个物体没有任何参照系,就没有速度的概念。在经典物理中,任意指定一个参照系不会影响物理定律,但在相对论物理中,必须有一个统一的参照系。
当代重大科学理论的实验证明,一般处于国家或民族水平的设备和权威。西方环量子理论提出的实验证明,卡拉马拉的假设是,如果观测结果能证实环量子旋转网络的基础,她就能消除它的缺陷;其中一个可能的实验是追踪相隔数十亿光年的伽马射线辐射量子。如果时空实际上是不连续的,它们的传播速度应该会因每个量子的波长而略有不同。
因为在目前的量子引力理论中,引力场的量子化被认为是时空有一个最小尺度,叫做普朗克尺度;这个时空尺度的大小:普朗克时间大约是10的43次方秒,普朗克长度,也就是光在普朗克时间里走过的距离大约是10的35次方米;在这个概念下,我们所处的时空有点像数码照片最大化的情况:所有的图像都是由一个个像素组成的。