迈向量子引力的一步

迈向量子引力的一步

爱因斯坦的广义相对论中,当一个巨大的物体扭曲时空结构时,引力就出现了,就像一个球沉入一块拉伸的布一样。通过使用适用于所有空间和时间坐标的量来解决爱因斯坦的方程,可以使物理学家最终找到他们的“白鲸”:引力的量子理论。

在《欧洲物理杂志H》的一篇新文章中,来自美国谢尔曼奥斯汀学院的唐纳德·索尔兹伯里解释了彼得·伯格曼和亚瑟·科马尔如何首先提出一种方法,通过使用汉密尔顿-雅可比技术更接近这一目标。这些出现在粒子运动的研究中,以便从粒子位置和运动常数的单个函数中获得完整的解决方案集。

四种基本力中的三种——强力、弱力和电磁力——既存在于我们日常经验的普通世界(由经典物理学建模)和量子物理学的幽灵世界之下。然而,当试图应用于第四种力,即引力,应用于量子世界时,问题就出现了。在1960年代和1970年代,纽约雪城大学的彼得·伯格曼(Peter Bergmann)和他的同事们认识到,为了有朝一日将爱因斯坦的广义相对论与量子世界相协调,他们需要找到确定空间和时间事件的数量,这些量适用于所有参考系。他们通过使用汉密尔顿 – 雅可比技术成功地做到了这一点。

这与其他研究人员的方法形成鲜明对比,包括约翰·惠勒(John Wheeler)和布莱斯·德威特(Bryce DeWitt)的方法,他们认为找到适用于所有参考系的空间量是必不可少的。通过排除时间,它们的解决方案导致时间发展方式的模糊性,这被称为时间问题。

索尔兹伯里的结论是,由于伯格曼及其同事采取的方法解决了时间发展方式的模糊性,他们的方法值得那些探索最终量子引力理论的人的更多认可。

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