一种全新阐释引力的方式,或许能让我们朝着解决引力与量子力学之间,至今仍难以调和的差异迈进一大步。
芬兰阿尔托大学的物理学家米科·帕尔塔宁和尤卡·图尔基,设计出了一种全新的引力思考方式。他们表示,这种方式与粒子物理学的标准模型兼容,而该标准模型描述了宇宙中另外三种基本力——强力、弱力和电磁力。
这还并非完全意义上的量子引力理论…… 但它能助力我们达成这一目标。
帕尔塔宁说:“如果这最终能导向一个完整的量子引力场理论,那么它终将为理解黑洞奇点和大爆炸等极为棘手的问题提供答案。”
“一个能连贯描述自然界所有基本力的理论,常被称为万有理论。物理学中一些基本问题仍未得到解答。例如,当前理论尚无法解释,为何在可观测宇宙中物质比反物质更多。”
引力确实是对宇宙行为进行简洁明了阐释的一大阻碍。它是第四种且最为微弱的基本力,却与其他三种力难以和谐共处。量子理论描述的是微观尺度下——原子及亚原子层面——物理宇宙的行为,但在引力占据主导的大尺度宇宙中却并不适用。
经典物理学和广义相对论对引力的描述十分出色,但不适用于量子领域。到目前为止,这两种理论难以统一;然而,宇宙却在这两种理论共存的情况下安然运行,因此科学家们坚信必定存在一种方式,使它们能够协调共存。
由于这个问题极其棘手,所以它不太可能一蹴而就地解决,而更可能是通过逐步推进但至关重要的步骤来实现。帕尔塔宁和图尔基迈出的这一步,是在规范的背景下描述引力——规范是量子场论中的一个概念,用于在特定场中描述粒子的行为。
电磁场就是规范的一个例子,引力场同样如此。
图尔基解释道:“最为人熟知的规范场是电磁场。当带电粒子相互作用时,它们通过电磁场进行相互作用,而电磁场就是相关的规范场。”
“所以当我们有具有能量的粒子时,仅仅因为它们具有能量而产生的相互作用,会通过引力场发生。”
标准模型是一种规范理论,Ə..
他们发表的研究成果看似前景乐观。
他们在论文中写道:“与传统的引力规范理论相比,我们的理论使引力规范理论更接近标准模型的规范理论。”
需要注意的是,这项工作距离量子引力理论还非常遥远。然而,它确实代表了一个重要的研究方向,可能会极大地推动解决这一物理学紧迫问题的进程。
为此,帕尔塔宁和图尔基邀请其他科学家共同推进这项工作。这篇论文只推进到了一定程度,该理论在这个范围内运行良好,但还需要大量的物理研究和压力测试。
研究人员写道:“只有在进行大量深入研究之后,才能全面理解统一引力对场论的影响。”
这篇论文已发表在《物理学进展报告》上。

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