发信人: 2sinxcosx(2sinxcosx)
整理人: 2sinxcosx(2001-07-01 14:14:23), 站内信件
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作者：烈火战车
量子引力，是当今理论物理界所面临的主要问题之一，也是最困难，最具挑战性的问题之一。乃至今天，它依然是一门没有任何定论
的学科。虽然笼统说来，它所研究的便是怎样将引力场量子化的这样一个主题。在理论物理学界，传统的相对论专家与高能理论物理学
家对这样一个问题所持的观点和采取的研究方式，都是迥然不同的。即使近些年来，彼此的互补性已经显得较为明显，但是否真正能协调
起来，或是否能将其合二为一，依然有很长的一段路要走。
前面已经提到，在高能理论学家看来，将引力场量子化，是将引力相互作用也包括到大统一理论中去的必由之路。也正因为此，量子引力
也只是整个统一理论的一个部分。从而他们的出发点，往往是将引力场，同其它物质场耦合起来，试图将它们一起量子化，并建立一个包括
所有力的量子场论。而在相对论学家看来，量子引力，首先是一个有关时空的理论，首要处理的问题，也就是怎样将时空几何量子化的问题。
下面不防回过头来看看量子引力沿着相对论这个领域，又是怎样发展起来的。
至今描述引力场最为合理的理论，依然是爱因斯坦提出来的广义相对论。它克服了牛顿理论中的不合理的瞬时作用，同时使得引力理论与
等效性原理协调起来。在这样的一个理论中，基本的变量或研究对象，是时空流形上的度规，从而将研究引力场的势或强度，转化为研究
时空本身的弯曲程度。广义相对论中的基本方程，是引力场方程。其中方程的左边是用来描述时空的爱因斯坦张量，而右边，是物质的能
动张量。从而将时空的弯曲程度，归结为里面的物质分布。无疑，这是一个经典意义上的方程。若果我们考虑量子效应，那么我们知道
物质场都是量子化了的，从而方程右边的物质能动张量，将不再是经典的量，而应该被量子化而成为算符。相应的，我们不得不考虑将
方程左边描述时空的量，同时量子化。也就是说从理论本身看，量子引力是将广义相对论与量子力学同一协调起来的必然要求。
另外，广义相对论对时空结构的研究，为天体物理和现代宇宙学的诞生和发展奠定了基础。这样一些新兴的学科，毫无疑问
地，已经使得我们对于整个宇宙的结构与星体的演化有了更为深刻的认识和理解。但同时也产生了许多依然未能解决的新问题。
其中对于宇宙早期的研究，和星体坦塌的研究都需要我们对量子引力，有一个更深的理解。
我们知道宇宙在演化，而由大爆炸理论和现在依然在迅速发展的暴涨理论，我们相信宇宙有一个沿着热力学时间箭头演化的过程，从而推
知宇宙的早期，是一个温度很高的系统，在这样的高能环境下，宇宙中的量子效应应该十分明显，从而使得经典理论不再成立。也正是
这样一些量子效应，导致了我们今天所看到的宇宙，为什么是这样。所以从量子宇宙学的角度来看，研究量子引力在宇宙早期所起的作用
势在必然。(但是从这样一个角度来看量子引力，我们将遇到更多的，甚至是概念上的困难，比如说观者和测量的定义，这些都不是那么
想当然的容易。而现在的研究已强烈地暗示哥本哈根学派的诠释在量子宇宙学中有着无法克服的困难，而量子力学本身也同时必需被进一
步推广。)
另一个寄希望于量子引力的问题，便是星体的坦塌。。。。。。(待续) |
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