弯曲的旅行 · 第四十三节
《弯曲的旅行》第四十三节
量子力学和广义相对论在实验可及的尺度上各司其职、互不干涉,但在普朗克长度(10⁻³³厘米)这一极小尺度上却无法相容:一方面,量子涨落会使时空剧烈起伏,令广义相对论的平滑引力场失效……
量子力学和广义相对论在实验可及的尺度上各司其职、互不干涉,但在普朗克长度(10⁻³³厘米)这一极小尺度上却无法相容:一方面,量子涨落会使时空剧烈起伏,令广义相对论的平滑引力场失效;另一方面,在普朗克能量下引力变得极强,产生的黑洞会吞噬一切,使传统量子力学计算无法进行。因此需要一个更基本的理论来同时容纳两者,弦理论是目前最有希望的候选者。
传统引力的量子场论同样在此失效:若忽略低能下无关的相互作用,算出的引力子相互作用概率会大于1。这类问题关系到宇宙起源和黑洞视界、奇点、信息储存等未解之谜,只有量子引力理论才能解答。
弦理论主张物质的最基本单元是振动的一维弦,分有端点的开弦和闭合的闭弦;不同的振动模式(须为整数倍)决定粒子的质量、自旋、电荷等属性,高振动模式对应极重的粒子,需要很高能量才能产生,因而难以探测。超弦理论的关键进展是纳入半整数自旋粒子,从而可描述标准模型的费米子。弦理论1968年出现时本是为描述强子强相互作用,虽不成功,却作为引力理论延续下来。