尋找最簡(jiǎn)單的完美理論

——記中科院院士吳岳良與他的“引力量子場(chǎng)論”

　　1月25日下午3時(shí)，中國科學(xué)院理論物理所報告廳，一場(chǎng)學(xué)術(shù)報告會(huì )正式開(kāi)始——中國科學(xué)院大學(xué)副校長(cháng)、理論物理所研究員吳岳良院士向大家報告了自己的最新成果——“超越愛(ài)因斯坦廣義相對論的引力量子場(chǎng)論與量子暴漲宇宙”。

　　聽(tīng)眾大多是從事理論物理研究的專(zhuān)家，吳岳良的報告時(shí)不時(shí)被提問(wèn)打斷，最后的問(wèn)答環(huán)節差一點(diǎn)兒就“剎不住車(chē)”，用主持人的話(huà)說(shuō)：“我們最好能把演講者問(wèn)倒！”兩個(gè)小時(shí)下來(lái)，吳岳良的頭發(fā)汗濕了，貼在前額上?？珊芏鄬?zhuān)家還意猶未盡，約好了下次討論的時(shí)間。

　　吳岳良介紹：“自然界有四種基本相互作用力：萬(wàn)有引力、電磁相互作用力、弱相互作用力、強相互作用力。1905年愛(ài)因斯坦提出了狹義相對論，時(shí)間與空間不再是獨立的?；讵M義相對論與量子力學(xué)，理論物理學(xué)家用四維時(shí)空協(xié)變的數學(xué)形式描述了強、弱和電磁三種基本相互作用力。1915年愛(ài)因斯坦推廣狹義相對論創(chuàng )立了廣義相對論，用以描述引力與時(shí)空幾何的聯(lián)系?！?/p>

　　量子力學(xué)發(fā)展起來(lái)后，科學(xué)家們將狹義相對論與量子力學(xué)成功統一，建立了量子場(chǎng)論?；诹孔訄?chǎng)論建立的粒子物理標準模型，成功地描述了強、弱和電磁三種基本相互作用力。但廣義相對論卻無(wú)法與量子力學(xué)統一起來(lái)，幾十年來(lái)，這個(gè)問(wèn)題一直困擾著(zhù)物理學(xué)家。而能否將廣義相對論與量子力學(xué)統一起來(lái)，對解決宇宙起源與演化等問(wèn)題非常重要。

　　能夠統一描述自然界四種最基本的相互作用力，這將是一個(gè)多么簡(jiǎn)單而完美的理論！全世界的理論物理學(xué)家為此付出了巨大努力?！拔覀儓孕艜?huì )有這樣一種理論?！眳窃懒冀o記者講了一個(gè)物理學(xué)家費米的故事——費米在做對撞機實(shí)驗時(shí)，他的學(xué)生向他抱怨發(fā)現的粒子太多，實(shí)在記不住。費米對他的學(xué)生說(shuō)，那就不要記，自然界總有一種更簡(jiǎn)單的方法記錄它們?！昂髞?lái)果然發(fā)現了夸克，所有粒子都是由夸克組成的?！眳窃懒颊f(shuō)，大千世界有各種各樣的現象，“我們做理論物理的，就是要找到能概括所有實(shí)驗現象的自然界的最基本規律，用數學(xué)語(yǔ)言定量地描述出來(lái)，并用以預言、指導以后可能出現的現象?！?/p>

　　現在，吳岳良邁出了重要一步?！拔艺J為如果再沿著(zhù)愛(ài)因斯坦的路走下去，肯定還得不到答案。因此，我們需要創(chuàng )新，需要另辟蹊徑?！彼麖牧孔訄?chǎng)論出發(fā)，提出了“引力量子場(chǎng)論”。根據目前的研究進(jìn)展，這一理論可在量子場(chǎng)論的框架下統一描述四種基本相互作用力，并能夠兼容廣義相對論——導出含有引力場(chǎng)效應的所有量子場(chǎng)運動(dòng)方程和所有基本對稱(chēng)性對應的守恒定律。

　　尋找“簡(jiǎn)單”的過(guò)程卻是復雜的。35頁(yè)的論文，吳岳良寫(xiě)了一年多，《物理評論》雜志審稿就花了半年時(shí)間。而吳岳良對這個(gè)問(wèn)題的思考，從20多年前就開(kāi)始了，甚至可以回溯到他在南京大學(xué)讀書(shū)時(shí)。那時(shí)，吳岳良選修了“廣義相對論”課，期末老師以撰寫(xiě)學(xué)習報告的形式進(jìn)行考試，他寫(xiě)了一篇關(guān)于普朗克質(zhì)量的小黑洞問(wèn)題，得了“優(yōu)”。他笑言：“現在回想起來(lái)，或許從那時(shí)開(kāi)始，這個(gè)問(wèn)題就在我心里生根了?！碑敱粏?wèn)到會(huì )不會(huì )覺(jué)得太枯燥、乏味時(shí)，吳岳良笑了：“能夠揭示大自然的奧秘，你不覺(jué)得興奮嗎？而我，非常享受這個(gè)過(guò)程?！?/p>

　　理論需要驗證，十年、二十年，甚至更長(cháng)。吳岳良說(shuō)，他接下來(lái)將繼續研究，也期待著(zhù)同行和實(shí)驗物理學(xué)家對理論的檢驗，“如果真有人能指出我的問(wèn)題，我會(huì )非常高興。這世界上沒(méi)有‘完美’的理論，但通過(guò)不斷修正，我們能無(wú)限接近最簡(jiǎn)單的‘完美’?！?/p>

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