引力量子場(chǎng)論可統(tǒng)一廣義相對(duì)論與量子力學(xué)

徐玢

有沒有一種理論可以統(tǒng)一廣義相對(duì)論和量子力學(xué)？有沒有一種理論可以統(tǒng)一描述引力、電磁力、弱力、強(qiáng)力四種基本作用力？中國科學(xué)院院士、中國科學(xué)院大學(xué)副校長吳岳良在中科院理論物理所舉行的前沿科學(xué)論壇上，提出引力量子場(chǎng)論。該理論打破以彎曲時(shí)空幾何為基礎(chǔ)的廣義相對(duì)論的局限，將廣義相對(duì)論與量子力學(xué)統(tǒng)一起來。相關(guān)成果發(fā)表在國際期刊《物理評(píng)論》上。

此前量子場(chǎng)論的建立，使狹義相對(duì)論與量子力學(xué)成功統(tǒng)一。但廣義相對(duì)論與量子力學(xué)的統(tǒng)一至今仍是理論物理界的研究熱點(diǎn)。

“廣義相對(duì)論基于彎曲時(shí)空動(dòng)力學(xué)，因此存在時(shí)空平移對(duì)稱性和能量動(dòng)量守恒定律不再成立，無法很好地定義和度量時(shí)間間隔和空間間隔等問題。”吳岳良說，引力量子場(chǎng)論假定自然界基本規(guī)律與時(shí)空坐標(biāo)和標(biāo)度選取無關(guān)，并且遵循局域規(guī)范不變?cè)怼Ｔ摾碚撏ㄟ^雙標(biāo)架四維時(shí)空概念，可解決上述問題。

吳岳良介紹說，在引力量子場(chǎng)論框架下，可統(tǒng)一描述引力、電磁力、弱力、強(qiáng)力四種基本作用力，而且可導(dǎo)出含有引力場(chǎng)效應(yīng)的所有量子場(chǎng)運(yùn)動(dòng)方程和所有基本對(duì)稱性對(duì)應(yīng)的守恒定律。“就好比牛頓運(yùn)動(dòng)理論可作為狹義相對(duì)論在低能狀態(tài)的表述，愛因斯坦的廣義相對(duì)論可作為引力量子場(chǎng)論的低能有效理論。此外，引力量子場(chǎng)論中的量子效應(yīng)可解釋早期宇宙暴脹。”吳岳良表示，引力量子場(chǎng)論的建立不僅對(duì)理解宇宙的起源和演化至關(guān)重要，而且對(duì)量子理論本身的普適性和自洽性起著根本性作用。