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惠勒-德维特方程无法解决所有的量子引力问题,但会成为其他许多发展的基础。
值得注意的是,此方程中没有出现时间。
物理学家们第一次显露出这样一个可怕的怀疑,又或者是暗暗的希望:时间并不是现实的基本组成。
换句话说,在基本层面上描述宇宙并不需要时间。
惠勒和德维特描绘了一个被“冻”
住的宇宙,它没有变化,好像被锁定在一个永恒的瞬间。
这让人想起中世纪的某些神秘主义者,通神时的灵魂出窍也让他们的时间停在那一刻。
接下来的几年里,不同的量子引力理论被发展出来。
最有前途的两种至今依然是纯粹的思想体系,在某些方面还互相矛盾,而且往往还是强烈对立的。
第一种是弦理论,第二种是圈量子引力论(LoopQuantumGravity,缩写为LQG)。
“弦论”
名下其实集合了诸多略有差异的理论模型,它们的共同点是认为组成物质的基本粒子不是无维度的实体(点粒子),而是无限小的一维结构——振动的“弦”
。
标准模型中的各个基本粒子也就成了这些“弦”
空间运动的宏观表现。
这种理论可将几种基本相互作用统一起来,也可将量子力学和广义相对论结合起来,只要假设有许多额外的空间维度即可。
但它们只对宇宙诞生之初能量极高的情况可用,在围绕着我们的又“冷”
又“老”
的世界中,它们都被锁进了极微小的尺度,连LHC也无法探测到。
第一个提出弦理论的是意大利物理学家加布里埃莱·韦内齐亚诺。
20世纪60年代末提出此理论时,他正在欧洲核子研究中心工作。
美国物理学家兼数学家、普林斯顿高等研究院教授爱德华·威滕则被认为是超弦理论、M理论(M理论是弦理论的进一步统一)等最完整和最有希望的模型之父。
另一个领域,即“圈量子引力论”
领域,出发点则完全不一样,它不关注物质的组成,而关注物质所处的背景——时空——的性质。
爱因斯坦提出的平滑结构变成了有细微颗粒的体系;极小尺度上观察到的空间不再是我们目前所见的“连续体”
,而是有许多被称为“圈”
的微小颗粒。
从这一假设出发,引力的量子化是顺理成章的结果,但时间从基本方程中消失了,就像惠勒-德维特方程所展示的那样。
1988年,美国理论物理学家李·斯莫林和意大利理论物理学家卡洛·罗韦利首先提出了圈量子引力论。
斯莫林目前在加拿大多伦多附近的滑铁卢普力米特研究所工作,罗韦利因其畅销全世界的科普著作而闻名。
在圈量子引力论中,描述世界的基本方程不含时间变量,这引起了很大的轰动。
在其基本层面上,时间会变成无用的概念。
圈量子引力论的支持者认为,彻底放弃时间这个没用的负担,或许能更好地从最细微之处理解宇宙是如何运转的。
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