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目标与理想——兼谈量子引力的现状与前景(四)

(2008-03-28 12:17:49)
标签:

量子引力

杂谈

分类: 心海浮台

正是理论决定了我们能够观察到什么

——爱因斯坦与海森堡的对话

 

 

首先,我想谈谈为什么说量子引力是一个真正的物理问题。

 

简单说来,量子引力就是一门研究怎样成功地将引力场量子化的理论。由于现在描述经典引力场的理论中,最令人满意的依然是爱因斯坦九十年前所创立的广义相对论,那么这样的一个课题核心,便是怎样将广义相对论与量子力学协调起来。

 

应该说这个问题的提出完全是出于理论自身的自洽性而提出来的。而这点确实与物理学发展的一般规律有很大的不同。历史上每一次物理学革命,往往是在理论与实验观测严重不一致的困境中产生的,甚至说一个新的理论往往是被逼出来的也不为过,这也正是革命一词应该具有的内在特征,日心说的天体运行论如此,量子论如此,狭义相对论也是如此。但广义相对论从其一诞生起,就具有其特殊性,那就是爱因斯坦提出广义相对论建立引力场方程,纯粹是对理论自身及其基本原理思辨后的创造,这种创造从试验和观测上说,具有极强的自由性(当时水星进动异常的单个事例根本就不能成为他去创造一个理论的原因,恰恰相反,它只能成为爱因斯坦检验其理论普适性的一个特例。),但从原理性来说,其诞生终究具有很大的必然性!也正是这样的一种必然性,使得其作为一个美妙的理论体系适用至今!广义相对论的诞生,成为正是理论决定了我们能观测到什么的光辉典范(作为一个物理学家,实验方是检验理论是否正确的唯一标准这毋庸多言,但对这样信条的不同理解往往导致了物理学家不同的研究风格。特别是在我们唯物论、实践论或者说实用论占了绝对统治地位的中国,往往对正是理论决定了我们能观测到什么这样的说法不懈一顾,乃至扣上唯心论等诸多帽子,其实这往往歪曲了持这样一些信念的物理学家的本意。那么到底怎样理解这样一句话,怎样品味这样一句话,完全在于你自己对于历史背景的了解,在于你对理论物理的一种品味,这最终也决定了你从事研究工作的一种风格。)。

 

爱因斯坦在建立广义相对论之后不久就意识到了一个问题,那就是相对性原理与量子理论应该统一起来。因为引力场方程与描述电磁场的麦克斯韦方程一样完全是一个经典方程,从理论本身的自洽性来说,对引力场量子理论的需要如同对电磁场量子理论的需要一样。但在现实的要求上,却又有很大的不一样,那就是建立电磁场的量子理论已经有了试验上的要求,而已有的量子力学并不能描述粒子的产生与湮灭。但是对于强度过于微弱的引力场,连经典的引力波都检测不到,虽然它是爱因斯坦场方程的一个预言,所以从试验的角度上来说,根本就没有如同需要描述光子的理论一样来需要描述所谓引力子的理论。为此一直就有不少人持一个观点,量子引力与实验毫无关系,更甭说与我们的现实世界和日常生活有任何瓜葛了,乃至有人讥讽其为形而上的哲学问题,如同讨论一个针尖上能站多少天使一样荒谬。

 

所以仅仅停留在爱因斯坦场方程是一个经典方程,与量子理论不相融这样一个事实,根本就不能成为一个能从基金委那里不断拿到资助的真正理由。毕竟物理学家需要吃饭,这就使得象量子引力这样的问题被长期搁置了下来。更何况上个世纪以量子场论为工具的粒子物理学家与加速器实验亲密联手,大家站着随手就能扳到沉甸甸的玉米棒子,根本用不着攀爬跳跃去摘树上的香蕉,而爱因斯坦的忠实追随者们也在祖师爷开垦的土地里安心耕种,在场方程的经典解、宇宙学、黑洞物理等领域不时可以翻到花生、红薯,其乐也融融。只是随着时间的推移,物理学家地里的收成越来越少,只得开始抬头看看天,看看头顶上是否还有其它可供充饥的食物。。。。。。

 

(未完待续)

 

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