量子引力是理論物理的圣杯。我們要量子解決什么問題呢?或者說量子引力中那些問題我們最感興趣呢?下面李 斯莫林列出了11個(gè)需要量子引力解決的問題。有些問題我稍微解釋了一下希望可以更容易理解。
1 量子力學(xué)還有廣義相對論的原理是否需要修正
這個(gè)并不是指 是不是薛定諤方程還有愛因斯坦引力方程需不需要修正,而是指量子力學(xué)還有廣義相對論的基本原理基本假設(shè)需不需要修正。例如波函數(shù)假設(shè),或是引力=時(shí)空原理,廣義協(xié)變原理等。比如就弦論來說,弦論是完全基于量子力學(xué)還有廣義相對論的原理上構(gòu)建的?,F(xiàn)在的問題是,對于最終的量子引力理論,這些原理足不足夠,需不需要修正。
2 可以在所有尺度上精確地描述世界
這個(gè)尺度可以理解為長度上的尺度,也可以理解為能量上高低?,F(xiàn)有的理論大都是有效理論,即只適用于一定的尺度。
3 如何從量子力學(xué)的角度理解時(shí)空,因果關(guān)系,時(shí)空演化
如果引力=時(shí)空,那么量子化后,除了引力場的希爾伯特空間外什么都沒有,我們熟悉的空間還有時(shí)間的概念都不存在。那么怎樣從這個(gè)希爾伯特空間得到我們熟悉的時(shí)空還有時(shí)空結(jié)構(gòu)呢?
4 可以推導(dǎo)黑洞的熵還有溫度,同時(shí)從統(tǒng)計(jì)學(xué)的角度解釋黑洞的熵的本源(微觀態(tài))
5 符合目前我們觀測到的正的但是很小宇宙常數(shù),并且解釋宇宙視界熵
6 描述或是解釋引力奇點(diǎn)
7 完全與背景無關(guān)
這個(gè)比較抽象。比如牛頓力學(xué)或是電磁學(xué)是建立在一個(gè)固定不變的時(shí)空背景下的,還是想象時(shí)空=引力,那么可以說牛頓力學(xué)還有電磁學(xué)的建立依賴了某種經(jīng)典固定的不隨時(shí)間演化的場。
8 可以預(yù)測新的物理現(xiàn)象
9 解釋如果從微觀角度出發(fā)得出相對論
這個(gè)是統(tǒng)計(jì)的問題。類似怎樣由統(tǒng)計(jì)學(xué)得到熱力學(xué)的結(jié)論。
10 表明全局的洛倫茲對稱性是不是精確的
11 可以精確計(jì)算所有的散射振幅