幾十年來，大多數(shù)物理學(xué)家都認(rèn)為，弦理論是愛因斯坦的廣義相對論(在最大尺度上描述自然規(guī)律)和量子力學(xué)(在最小尺度上描述自然規(guī)律)之間的缺失環(huán)節(jié)。然而，以拉德堡德大學(xué)的物理學(xué)家為首的國際合作團(tuán)隊(duì)現(xiàn)在提供了令人信服的證據(jù)，表明弦理論并不是唯一能夠聯(lián)系起這兩者的理論。他們證明，在不引入弦的情況下，有可能構(gòu)建一個(gè)服從所有物理學(xué)基本定律的量子引力理論。他們在上周的《物理評論快報(bào)》上介紹了他們的發(fā)現(xiàn)。

雖然這兩種理論使我們能夠解釋所能觀察到的每一種物理現(xiàn)象，但廣義相對論和量子力學(xué)似乎存在著無法協(xié)調(diào)的矛盾。除了引力之外的其它基本力都可以被統(tǒng)一到一起，但引力量子化之路卻舉步維艱。

無附加條件

20世紀(jì)70年代，物理學(xué)家構(gòu)建了一套新的物理理論來解決這個(gè)問題，擴(kuò)展了廣義相對論。根據(jù)所謂的"弦理論"，物質(zhì)世界的最基本單位不是點(diǎn)粒子，而是不停振動(dòng)的一維弦。自提出以來，弦理論一直是最廣泛的理論框架，它被認(rèn)為是最有可能成為大一統(tǒng)理論的候選者。

然而，現(xiàn)在拉德布德大學(xué)理論物理學(xué)家證明，弦理論并不是唯一的方法。"我們表明，單純用量子力學(xué)來解釋引力仍然是可能的。"理論物理學(xué)家Frank Saueressig說。"我們證明了萬物由點(diǎn)粒子組成的觀點(diǎn)仍然可以與量子引力相適應(yīng)，而無需弦的介入。這種粒子物理框架也在實(shí)驗(yàn)中得到了驗(yàn)證，例如，在歐洲核子研究中心的大型強(qiáng)子對撞機(jī)(LHC)上。"

從實(shí)驗(yàn)中看到

"對于科學(xué)家來說，這種后備理論是很有吸引力的，因?yàn)橄依碚撾y以用實(shí)驗(yàn)來證明。我們卻只使用已被實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)過的原理。換句話說：沒有人在實(shí)驗(yàn)中觀察到過弦，但粒子是人們在LHC就能看到的東西。這讓我們更容易彌補(bǔ)理論預(yù)測和實(shí)驗(yàn)之間的差距。"

只有一套規(guī)律

目前這一團(tuán)隊(duì)正在把自己的理論應(yīng)用到黑洞上。"畢竟，自然界只有一套定律，而這套定律應(yīng)該能夠適用于各種問題，包括當(dāng)粒子以奇異的高能量碰撞時(shí)會(huì)發(fā)生什么，或者當(dāng)粒子落入黑洞時(shí)會(huì)發(fā)生什么。如果能證明這些看似互不相干的問題之間其實(shí)是有聯(lián)系的，從而可以同時(shí)解決兩者的問題，那就太奇妙了。"

https://phys.org/news/2020-11-gravity-theory.html