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各门物理理论中的时-空应是统一的
(物理学上的时空与物质81)
在本系列博文中,我们先后讲解过牛顿力学、狭义相对论、广义相对论、量子力学和
量子场论、圈量子引力理论、以及超弦理论关于时空的基本概念和基本规律。表面上看来,
似乎各门理论的时空有所不同,但是,一些相邻的物理理论,其时空的特性或规律具有较
简单和较复杂之差别,在一定的条件下,较复杂的时空特性或规律可简化为较简单的时空
特性或规律。这就意味着这两个相邻的物理理论,其时空应是统一的。
考虑到上述一些例子,我们有理由相信“各门物理理论中的时-空应是统一的”。从物
理哲学上来看,这是理应如此的;因为物理哲学认为“宇宙世界是可以认识的”,如果各门
物理理论中的时-空不是统一的,而是彼此非协调的,宇宙世界便难以认识了。我们讲过,圈
量子引力理论和超弦理论是当前物理学理论研究前沿中的热门课题,目前对这两门课题,虽
然尚未彻底解决,但已累积了不少研究成果,它们都有可能成为解决引力场量子化的途径。如
果圈量子引力理论和超弦理论是正确的,那么圈量子引力理论中的时空和超弦理论中的时空就
应当符合“各门物理理论中的时-空应是统一”的观点。的确如此。但由于圈量子引力理论和超
弦理论本身的难度,我们不可能详细说明,只作如下简单的说明。
圈量子引力理论的实质是广义相对论的量子化理论,‘经典化’可使圈量子引力理论的时空简化为广义相对论的时空;因之广义相对论的时空与圈量子引力理论的时空也是统一的。超弦理论虽认为空间具有‘额外维',还存在超对称性,并假定物质的基本单元不是0维的点状粒子,而是在时空中振动着的弦(或膜),不同的振动频率和模式对应着不同的粒子。弦的线度大约为普朗克长度,它是空间中最短的距离。但在线度远远大于普朗克长度的宏观现象中‘额外维'难以观测到,超对称性可忽略,弦(或膜)可视为粒子,再进行‘经典化’也可使超弦理论的时空简化为广义相对论的时空,因之广义相对论的时空与超弦理论的时空,也是可以统一的。
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GMT+8, 2024-10-19 21:28
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