有没有一种理论能够统一广义相对论和量子力学？有没有一种理论能够统一描摹引力、电磁力、弱力、强力四种根本做使劲？25日，华夏科学院院士、华夏科学院大学副校长吴岳良在中科院理论物理所举办的前沿科学论坛上，提议“引力的量子场论”。该理论攻破以屈曲时空几做甚根本的广义相对论的限定，将广义相对论与量子力学统一同来。相干成效颁发在不日出书的国际期刊《物理谈论》上。

那末这个“引力的量子场论”是奈何统一了广义相对论与量子力学，它的提议者吴岳良院士又有哪些传说的故事，底下请品鉴来自蝌蚪五线谱张轩中的独家采访：

吴岳良院士(蝌蚪君/摄)

20年前：年返国后就起头与周光召院士一同做大统一理论

　　吴岳良讲解说，年他从海外返国后，就起头做自己以为要紧的题目，很少跟风做探索。年，吴岳良与他夙昔的导师周光召教师一同，在《华夏科学》杂志上颁发了一篇论文，题目即是《对全部根本力的一种或许的大统一模子》。这是他们做引气力子理论的最先的主意。

　　蝌蚪君：“那时你们发的这个文章是包含引力的吗？”

　　吴岳良：“是的，那时我返国的出处，主借使想起头做引力的题目。在这夙昔，我做了一些轻子、夸克以及CP毁坏的做事，返国后我主借使想做引力的量子理论。”

　　蝌蚪君：“咱们先说一下您与周光召院士那时的大统一理论，那时对于除引力外的三种力的统一理论根本曾经有了，比方温伯格、格拉肖与萨拉姆等人的弱电统一理论以及粒子物理的准则模子。”

　　吴岳良：“对，但咱们要找出电子的原料，全部夸克的原料以及这些原料之间的关联。”

　　蝌蚪君：“根本粒子的原料是自在参数，是不能用理论举办预言的吧。”

　　吴岳良：“对，但经过咱们的超对称大统一模子，咱们输入或许5个参数，能够给出10多个根本的关联式，这些关联式能够预言这些粒子的原料，有些还与实践合适的很好。“

　　由于有了20年前的这段探索大统一模子的经验，在吴岳良心坎深处栽种下了一个量子引力的梦。虽尔后到达了年，由于日本的小柴昌俊等人发觉来自16万光年除外的超新星中微子以及其余发觉中微子震撼的事务，把吴岳良的目力也吸引到了中微子物理范畴，但对于引力的量子化（也即是大统一理论）的渴望始终藏在吴岳良的心坎深处。

　　或许20年后吴岳良的做事，能够看做是“不忘初心，方得长期”的成效。

除旧更新：从屈曲时空到平缓时空

　　吴岳良通知蝌蚪君，昔日刚返国光阴发在《华夏科学》杂志上的论文是他起头做引气力子化的第一篇论文。但在那篇论文中，吴岳良依然没有跳出保守的思惟圈套——那即是爱因斯坦说的“引力是屈曲时空的呈现”。是以，那时的那篇文章依然在屈曲时空里做的，因而量子化引力的部份做的不是独特胜利。

　　因而，从年返国起头算起，在差未几20年以后，到了年颁发在《物理谈论D》上的这篇文章，吴岳良起头做出强大的手艺调动：不再像爱因斯坦那样把引力看做是屈曲时空的呈现，而是直接在平缓时空引入引力场做为量子场，并提议双标架四维时空，即完全平缓坐标时空平局域平缓引力场时空。这一手艺门径的筛选，使得他起头“高出爱因斯坦供应的手艺门径”。

　　蝌蚪君：“从屈曲时空回到平缓时空是一个思惟变动，但据我所知，全部在平缓时空上的引气力子理论都面对重整化的坚苦，您近来的文章何如处分这个题目？”

　　吴岳良：“重整化的题目不必要是散发题目，偶尔候有限的物理量也需求重整化。若涌现无限散发举办重整化时，首先咱们要做正轨化，使得无限散发积分很好地界说并具备物理意义。这些年我进展了一套自己的正轨化计划，称做为圈正轨化办法，这差别于量子场论中的维数正轨化等计划。用我的这套正轨化办法，可克复无限散发题目，思量标度稳定引气力子场论存在基实原料标度，可用来处分引气力子化时的重整化题目。”

　　蝌蚪君：“您筛选平缓时空来量子化引力再有其余出处吗？”

　　吴岳良：“时空是平缓的，那末能量守恒，动量守恒等这些守恒律都还在，假如时空是屈曲的，那末这些守恒律都不在了。”

思惟内核：用洛仑兹群做为楷模群创造新的引力楷模理论

　　吴岳良以为，20世纪物理学的进展，以杨振宁为代表的物理学家创造的楷模对称决议互相效用的思惟是合流的物理思惟。比方电磁力对应于U(1)对称，弱力差未几对应于SU(2)对称，而强力对应于SU(3)对称。依据这一套来自楷模场论的思绪，吴岳良把引力也对应于一个场空间的对称性群，这个群同构与洛仑兹群SO(1,3)（蝌蚪君注：洛仑兹群自己显示了狭义相对论的思惟精华），但由于洛仑兹群是时空的对称性群，是以吴岳良以SP(1,3)来描摹这个引力场空间的对称性群，把完全平缓坐标时空的对称性与局域平缓引力场时空的对称性区隔开来成为吴岳良近来这篇论文的思惟内核。

　　蝌蚪君：“这类SP(1,3)的场空间对称性有没有浅显一点的讲授？”

　　吴岳良：“你看描摹电子的方程是Dirac方程，这个方程的解有4个份量，是一个4份量旋量。这个4份量旋量就显示了这类SP(1,3)的场空间对称性。”

　　蝌蚪君：“那您的理论中，引力场也具备这类SP(1,3)的场空间内禀对称性？”

　　吴岳良：“是的。在我的这个理论中，理论上是把Dirac方程中的场举办了推行，Dirac方程一起头被讲授为电子与正电子，自旋，理论上这显示了场空间的SP(1,3)对称性。但SP(1,3)对称性的内在还能够更多，现实上，电磁力、弱力，强力以及引力都是其对称性群示意空间的矢量。“

从云霄回到大地：能够回到爱因斯坦的引力场方程

　　吴岳良用楷模场论的办法构造了保守的引力理论，并且对之举办了量子化，这个成效能够责罚黑洞题目，也能够讲授天地的根源。但这一历程的数学职掌相当繁杂，在对一切理论举办对称的个别化的光阴，会引出一些新的场；在对称破缺的光阴，又会产生一些新的场；在做楷模稳定的光阴，又会引发新的场——据吴岳良院士讲解，这个场恰是众人牵肠挂肚的引力场，并且这边面还显示了引力场的基天性质（在座标系变幻之下的广义协变性，只不过这天性质在吴岳良的理论中是被潜伏起来的，是一种潜伏的对称性）。

　　蝌蚪君：“您的论文中提到您能够获得爱因斯坦的场方程，这就仿佛坐飞机能够从云霄回到大地，请教您这个场方程与爱因斯坦本来的阿谁引力场方程的大势是一模同样的吗？您的理论是何如回到爱因斯坦引力方程？”

　　吴岳良：“固然能够回到爱因斯坦引力方程，但我的理论中也思量了引力场自己的能量动量张量。在低能好像下，我把引力场的能量动量张量与物资场的能量动量张量加起来，获得的总的成效即是零——你能够把物资场的这一项移项到方程的右侧，就能够看出这原本即是爱因斯坦的引力场方程。因而，我能够说，爱因斯坦引力方程是我的理论的一个低能好像，固然在高能境况下我的理论比爱因斯坦引力方程多出不少东西，比方自旋与自旋的互相效用等。”

运用到黑洞：霍金等人始终在争辨的黑洞消息题目自己即是一个伪命题

　　蝌蚪君：“您是在平缓时空上来做引力，必定会碰见一个题目，那即是黑洞临近的物理历程何如责罚？咱们都了解黑洞临近的时空是屈曲的。”

　　吴岳良：“对于黑洞这个题目，我与蔡荣根探索员商议过很屡次，我说你们搞相对论的究竟何如看这个黑洞，你们搞相对论的黑洞解，是一个数学上的解，并没有思量确凿的物资场之间的互相效用以及这些物资何如引发黑洞的产生。”

　　吴岳良对黑洞的一些根本题目有自己独到的见解。他以为保守的史瓦西黑洞、克尔黑洞等等都不过真空爱因斯坦场方程的一个切确解。由于是真空解，是以原本并没有思量确凿物资存在境况下的物理。

　　吴岳良：“当今所获得的黑洞解是引力场自己引发的一个时空的效应，跟你的物资没相干联。”

　　蝌蚪君：“物资都出来了，都在黑洞内里了……物资的消息进了黑洞都丢了，这即是此刻霍金他们争辨的黑洞消息的一些佯谬。

　　吴岳良：“我不是这么看这个题目的。咱们能够类比强效用中的胶子，胶子自己有互相效用，是以能够产生胶球。引力子自己之间也存在相同的自己跟自己的非线性互相效用，是以要我说，黑洞即是一个纯引力的引力球一类的东西。根基就没有思量其余物资场与引力的耦合，也没有思量物资与物资之间的互相效用。”

　　蝌蚪君：“您这个是更物理的说法，但咱们时时以为即是物资存在过，但后来都被黑洞吸走了，消息都丢了。”

　　吴岳良：“你们这是自己给自己提一个题目。你们自己说消息丢了，尔后再去找消息，我跟你说，你们这个黑洞从来即是一个真空解，从来就没有物资，你此刻又要去找物资的消息干嘛呢？”

　　吴岳良以为，霍金等人始终在争辨的黑洞消息题目自己即是一个伪命题。

运用到天地学：标度稳定性引入的标度场管制了天地的暴涨

　　在职何一个圆满的量子引力理论中，除了要讲授黑洞的题目，还需求讲授天地学的题目。对于天地学方面，吴岳良也有自己的见解。

　　在吴岳良构造的描摹一切天地衍化的拉氏量中，能够看到不少项，这边每一项都示意一个场，这些场在一同管制了一切量子天地的衍化。个中有一个保证理论标度稳定而引入的标度场起到了极度要紧的效用。

　　蝌蚪君：“咱们了解，量子天地学在功夫上大概起头于天地大爆炸10的-43次方秒的光阴，尔后在10的-35次方秒的光阴产生了强互相效用相变，到了10的-30次方秒的光阴产生了暴涨，到10的-10次方秒的光阴产生了弱电相变。那末在您的理论中，这些功夫法式是何如涌现的呢？”

　　吴岳良：“在我的理论中有一个标度稳定所请求的标度场，使得理论是无限纲的，能够把这个标度场在普朗克法式取一个数值，尔后在当今的天地法式上取一个数值，就能够把这个标度场定下来，也就能够定出你说的那些功夫刻度了。但一起头，我的理论是没有这些特点功夫标度的，而是经过对称破缺诱发的。”

　　因而吴岳良的理论能够很好地讲授天地的根源。

访谈结尾后吴岳良院士与笔者合影

前沿科学论坛报告：高出爱因斯坦

　　在承受完蝌蚪君独家专访确当天下昼，吴岳良在中科院理论物理所举办的前沿科学论坛做了演讲。演讲由华夏物理学会引力与相对论天体物理分会理事长蔡荣根探索员掌管。戴元本、朱重元、苏肇冰、黄超光、朱建阳、凌意、吴俊宝等探索员（讲解）也细听了吴院士的出色汇报。参与汇报会的讲解、博士后与博士探索生座无虚席，人数或许多余人。毫无疑难，广义相对论与量子论的统一于今照样理论物理界的探索热点。

　　吴岳良在报告中示意，他的探索做事确凿有高出爱因斯坦引力理论的部份。

　　吴岳良也对蝌蚪君示意，在这二十年磨一剑的探索历程中，他的做事标的是在华夏的理论物理学界提议一种“提议新思惟”的气氛，产生“百花怒放”的局势。量子引力理论自己是一个极其坚苦的题目，蝌蚪君信任，吴岳良院士给出了新的引气力子化的门径图，以此为根本，或许能给这个精良范畴的探索带来新的灵感。

　　本篇采写蝌蚪五线谱张轩中

　　（报酬华夏科学院大学吴宝俊教师的采访贴补）

根源：科技日报蝌蚪五线谱

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