尋找最簡單的完美理論

　　1月25日下午3時，中國科學(xué)院理論物理所報告廳，一場學(xué)術(shù)報告會正式開始——中國科學(xué)院大學(xué)副校長、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——“超越愛因斯坦廣義相對論的引力量子場論與量子暴漲宇宙”。

　　聽眾大多是從事理論物理研究的專家，吳岳良的報告時不時被提問打斷，最后的問答環(huán)節(jié)差一點兒就“剎不住車”，用主持人的話說：“我們最好能把演講者問倒！”兩個小時下來，吳岳良的頭發(fā)汗?jié)窳?，貼在前額上?？珊芏鄬＜疫€意猶未盡，約好了下次討論的時間。

　　吳岳良介紹：“自然界有四種基本相互作用力：萬有引力、電磁相互作用力、弱相互作用力、強(qiáng)相互作用力。1905年愛因斯坦提出了狹義相對論，時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)家用四維時空協(xié)變的數(shù)學(xué)形式描述了強(qiáng)、弱和電磁三種基本相互作用力。1915年愛因斯坦推廣狹義相對論創(chuàng)立了廣義相對論，用以描述引力與時空幾何的聯(lián)系。”

　　量子力學(xué)發(fā)展起來后，科學(xué)家們將狹義相對論與量子力學(xué)成功統(tǒng)一，建立了量子場論?；诹孔訄稣摻⒌牧Ｗ游锢順?biāo)準(zhǔn)模型，成功地描述了強(qiáng)、弱和電磁三種基本相互作用力。但廣義相對論卻無法與量子力學(xué)統(tǒng)一起來，幾十年來，這個問題一直困擾著物理學(xué)家。而能否將廣義相對論與量子力學(xué)統(tǒng)一起來，對解決宇宙起源與演化等問題非常重要。

　　能夠統(tǒng)一描述自然界四種最基本的相互作用力，這將是一個多么簡單而完美的理論！全世界的理論物理學(xué)家為此付出了巨大努力。“我們堅信會有這樣一種理論。”吳岳良給記者講了一個物理學(xué)家費米的故事——費米在做對撞機(jī)實驗時，他的學(xué)生向他抱怨發(fā)現(xiàn)的粒子太多，實在記不住。費米對他的學(xué)生說，那就不要記，自然界總有一種更簡單的方法記錄它們。“后來果然發(fā)現(xiàn)了夸克，所有粒子都是由夸克組成的。”吳岳良說，大千世界有各種各樣的現(xiàn)象，“我們做理論物理的，就是要找到能概括所有實驗現(xiàn)象的自然界的最基本規(guī)律，用數(shù)學(xué)語言定量地描述出來，并用以預(yù)言、指導(dǎo)以后可能出現(xiàn)的現(xiàn)象。”

　　現(xiàn)在，吳岳良邁出了重要一步。“我認(rèn)為如果再沿著愛因斯坦的路走下去，肯定還得不到答案。因此，我們需要創(chuàng)新，需要另辟蹊徑。”他從量子場論出發(fā)，提出了“引力量子場論”。根據(jù)目前的研究進(jìn)展，這一理論可在量子場論的框架下統(tǒng)一描述四種基本相互作用力，并能夠兼容廣義相對論——導(dǎo)出含有引力場效應(yīng)的所有量子場運動方程和所有基本對稱性對應(yīng)的守恒定律。

　　尋找“簡單”的過程卻是復(fù)雜的。35頁的論文，吳岳良寫了一年多，《物理評論》雜志審稿就花了半年時間。而吳岳良對這個問題的思考，從20多年前就開始了，甚至可以回溯到他在南京大學(xué)讀書時。那時，吳岳良選修了“廣義相對論”課，期末老師以撰寫學(xué)習(xí)報告的形式進(jìn)行考試，他寫了一篇關(guān)于普朗克質(zhì)量的小黑洞問題，得了“優(yōu)”。他笑言：“現(xiàn)在回想起來，或許從那時開始，這個問題就在我心里生根了。”當(dāng)被問到會不會覺得太枯燥、乏味時，吳岳良笑了：“能夠揭示大自然的奧秘，你不覺得興奮嗎？而我，非常享受這個過程。”

　　理論需要驗證，十年、二十年，甚至更長。吳岳良說，他接下來將繼續(xù)研究，也期待著同行和實驗物理學(xué)家對理論的檢驗，“如果真有人能指出我的問題，我會非常高興。這世界上沒有‘完美’的理論，但通過不斷修正，我們能無限接近最簡單的‘完美’。”

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