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其他人都是装腔作势的，“圈量子引力”就是个骗局，只有斯蒂芬·温伯格的“渐进引力”得到了一点识可。通过和弦理论家打交道，简直就是噩梦。
“量子引力”站在现代物理学两大基本支柱，量子力学和广义相对论的交汇处。“量子引力”的核心是调和由量子力学控制的微观世界和广义相对论描述的宏观尺度。这个交集对于全面理解宇宙的运作是至关重要的。但即使经过几十年的努力，科学家们也无法统一这些理论。人们提出了许多理论，爱因斯坦自己也想提出一个统一理论但未成功。在他死后，许多科学家仍在继续努力，试图提出一个统一的理论，将量子力学与广义相对论联系起来，并描述一切。但这似乎是一个无法解开的命。最近，美国著名播客、主持人埃里克·温斯坦描述了量子引力和弦理论，都未能统一量子力学和广义相对论的原因。所以今天加入我们一起探讨为什么建立统一理论很重要，以及为什么弦理论和量子引力失败了。当我们在宇宙和亚原子尺度上探索现象时，量子力学和广义相对论之间的关系变得明显起来。量子力学出色地描述了粒子在最小尺度上的行为，并提供了一个概率框架。该框架已被证明非常成功的解释了从电子和原子的行为到起作用的基本力的各种现象。另一方面，广义相对论优雅地描述了宇宙尺度上的引力。这个由爱因斯坦提出的理论认为，像行星和恒星这样的大质量物体会在时空结构中造成区域，并影响附近其他物体的运动。它为一些现象提供了精确的预测。比如围绕大质量物体的光的弯曲，也就是所谓的引力透镜效应。然而，当这两种理论结合在一起时，引起了人们的注意，这是一个令几代物理学家着迷的智力挑战。把这两种理论统一起来的斗争在历史上有过多次尝试，但是没有一个物理学家成功的。把这两种理论结合起来，对统一的追求源于二十世纪早期的物理学。当时爱因斯坦和波尔等杰出人物为量子力学奠定了基础。量子力学的概率特性和广义相对论的确定性特性之间的内在张力引发了一种科学追求，至今仍令物理学家着迷。从历史上看，试图将这些理论统一起来的努力往往难以取得成功。随着爱因斯坦提出统一理论的梦想，这种追求获得了动力。统一理论是一个可以描述所有物理现象的单一框架。然而，他的努力被证明是一项艰巨的挑战。因为量子力学的本质不容易与广义相对论所描述的宇宙本质相一致。随着二十世纪的发展，理论物理学家开始探索不同的方法来统一这些理论。粒子物理学领域见证了量子场论的出现，这个框架成功地将量子力学与狭义相对论结合在一起，但却没有解释引力。二十一世纪的曙光为追求统一带来了新的活力，许多物理学家探索了新的方法。“超对称弦理论”和“环量子引力”等概念的出现，为宇宙的运行提供了统一的描述。然而，挑战依然存在，斗争毫无结果。让我们来看看一些理论，他们被提出来统一两种理论，“圈量子引力”或称l q g引入了对广义相对论所描述的连续时空结构的偏例。由aphis's taker color robbi等理论家开创的l qg假设时空本身是量子化的。在这个框架中，空间不是无限可分的，而是由离散的、不可分割的单元组成的。为了理解l q g，把时空想象成一个相互连接的环路网络，每个环路代表一个空间量子。这种在量子水平上的离散结构，解决了在试图将量子力学原理应用于引力时遇到的挑战。他为广义相对论中臭名昭著的奇点问题提供了一个潜在的解决方案。ash taker和robley的工作为l q g中的数学形式主义奠定了基础。该理论将引力场量子化，通过环路和网络来表达他们这些环在量子层面上描绘了空间的力度，为微观领域的重力提供了独特的视角。尽管他很优雅，但却量子引力遇到了挑战。从广义相对论的连续时空到l q g的离散结构的过渡是复杂的。该理论正处于发展阶段，实证验证是一项艰巨的任务。尽管如此，通过l q g理解，量子引力的追求仍然存在，并不断推动着研究和探索。弦理论是量子引力领域另一个有影响力的参与者。他引入了对宇宙组成部分的彻底重新构想。与点状粒子的概念不同，弦理论认为，基本实体是微小的振动的弦。当这些弦处于不同的震动模式时，就会产生在宇宙中观测到的各种粒子弦。理论的美妙之处在于，它有可能将引力自然地纳入量子框架。在这个理论中，引力是这些基本弦相互作用和震动的结果。弦理论的统一目标不仅仅是将引力纳入其中，它旨在提供一个全面的框架来描述宇宙中所有基本的力和粒子。然而，弦理论的发展之路并非没有挑战。一个重要的障碍是对三维空间维度和一维时间维度之外的额外维度的要求。这些额外的维度如果存在的话是紧致的。在我们的日常经验中，不易观察到这些额外维度带来的复杂性增加了理论的复杂性，并对经验验证提出了挑战。“间接安全方法”是另一个提供独特视角的理论。这一理论框架得到了史蒂芬·温伯格等物理学家的支持，表明引力可能在极短的距离内表现出一种独特的行为，接近间接安全状态。与“环量子引力”的离散性质或“弦理论”的振动弦不同，“间接安全方法”不会改变时空的结构。相反，他设想了一种情况及引力在较短的距离内变得更弱，从而有效的达到稳定状态。这种对引力量子化的传统尝试的背离，旨在解决困扰以往理论的数学无限性。间接安全性背后的核心思想是，在高能量或微小距离下，引力可能表现出与量子力学原理一致的行为。这个这种方法为长期存在的问题提供了一种潜在的解决方案，例如阻碍了过去创建一致量子引力理论的尝试的重整化问题。“间接安全方法”中涉及的数学需要仔细检查，重整化群流。这是一种用于分析物理量如何演变的数据工具。通过理解重力强度在不同尺度上的变化，物理学家旨在阐明其量子性质。是的，当我们深入研究笼罩在追求量子引力的复杂性时，探索贯穿理论物理学历史的障碍变得至关重要。量子力学所描述的微观世界与广义相对论所描述的宏观尺度的宏大计划之间的根本冲突，构成了一个重大挑战。量子力学以其概率性质引入了一个粒子以叠加状态存在的世界，表现出波状和粒子状的行为。相比之下，广义相对论将时空的区域描述为受大质量物体的影响，呈现出一种确定性的框架。当试图编织一个描述这两个领域的无缝叙述时，这两个基本原则之间的不兼容性变得明显。挑战在于如何弥合对宇宙的微观和宏观描述之间的差异。调和这些不同框架的努力，产生了各种量子引力理论。虽然“圈量子引力”“弦理论”和“间接安全方法”，有了有希望的见解，但他们并非不受批评和内部挑战的影响，需要进行彻底的检查。在“圈量子引力”中，时空的离散性引入了关于它与广义相对论所设想的光滑和连续结构的兼容性的问题。从量子层面的颗粒结构，到广义相对论的经典时空的过渡，引入了复杂的层次，需要对数学形式和概念基础进行细致入微的探索。新理论，尽管他的概念优雅，遇到怀疑，由于缺乏经验验证。除了我们熟悉的三个空间维度和一个时间维度之外，对额外维度的需求引入了额外的复杂性层，需要进行彻底的重新评估。此外，可能的真空或解决方案的前景提出了关于理论的独特性和可预测性的问题，邀请对其理论基础进行批判性检查。“间接安全方法”虽然提供了一个独特的角度，对重力在短距离的行为需要广泛的数学审查。“重整化群流”的应用是该方法的核心原则，要求精确以确保一致和物理上有意义的框架。“间接安全方法”的经验验证仍然是一个挑战，需要在理论优雅和实验知识之间取得平衡。在追求量子引力理论的过程中，最大的挑战在于经验验证领域。理论上的优雅虽然是值得称赞的属性，但最终必须与实验观察相一致，才能建立可信度。量子引力理论经常面临在极端条件下或目前超出我们实验能力范围的尺度下进行测试的挑战。与量子引力影响相关的能量尺度超过了当前粒子加速器的能力。为直接测试这些理论产生的预测提出了一个重大障碍。此外，量子层面的引力本质需要创新的实验技术来探测细微的影响，但是不是现有的实验。虽然为量子力学和广义相对论的更广泛领域提供了有价值的见解，但却无法探索量子引力的复杂性。缺乏经验证据仍然是一个巨大的挑战，它给特定量子引力理论的可行性带来了一定程度的不确定性。追求量子引力效应的实验证据，不仅涉及突破当前技术的极限，还设计探索新的观测途径，如天体物理观测和宇宙现象。例如引力波天文学为研究大质量物体的动力学提供了一个独特的窗口。为检验量子引力理论的预测提供了一个机会。研究人员正在积极推进对量子引力统一理论的探索。在“环量子引力”中，重点在于揭示将量子级结构与宏观世界联系起来的数学复杂性。l q g内的研究集中于精炼数学形式，如自旋网络和自旋泡沫，以表示几何的量子态。目标是通过描述这些数学结构和可观察现象之间的联系，弥合微观和宏观尺度之间的差距。“弦理论”虽然受到质疑，但仍然是一个充满活力的研究领域。研究人员探索影响并解决挑战，特别是在前景化方面，实在是额外维度，无法观察到。该现象学涉及推导可测试的预测，提出了一个正在进行的研究领域的实验验证。“间接安全方法”也在改进中。研究人员深入研究“重整化群流”，以分析重力在不同能量尺度下的行为。研究的目的是在这种方法的理论基础和实证观察之间建立牢固的联系。引力波天文学在技术进步的推动下，成为一个变革性的领域。探测由大质量天体事件引起的引力波，为探索极端条件下的重力动力学提供了一种新的工具。该领域的研究重点是提高探测器的灵敏度和开发创新的数据分析技术，以便从引力波信号中获得细致入微的见解。为了解决量子引力带来的挑战，研究人员探索了多种途径，将理论创新与实验努力相结合。这些路径虽然各不相同，但都有一个共同的目标，即突破我们的理解界限，采用新颖的方法来解开宇宙之谜。研究人员探索量子引力和信息理论的交叉点，研究“纠缠”的作用，一种连接粒子的量子现象，作为理解时空的潜在关键。像“张量网络”和“量子纠错码”这样的工具，为“纠缠熵”提供了新的视角，揭示了时空的微观结构嗯。量子信息和引力的协同作用，为理论和实验探索带来了希望。“涌现引力”，深入研究了“涌现引力”的概念，表明它可能不是基本的，而是更基本成分的结果。“凝聚态类比”和“全息对偶性”等方法，探索了引力从复杂量子相互作用中产生的场景。凝聚态系统的研究作为引力的类似物，在量子场论和引力现象之间架起了一座桥梁。为理解引力的出现开辟了新的可能性。“非交换几何”的探索挑战了经典概念，提出时空坐标在量子水平上不交换这个概念。allen knni工作引入了一个数学框架，超越了正在进行的研究的传统描述，旨在理解量子引力的“非交换几何”含义及其与可观测现象的兼容性。你问一个研究人员还注意“宇宙微波背景”，早期宇宙的残余辐射，以获取有关引力、量子性质的信息。“宇宙微波背景”中的异常，可能编码了宇宙膨胀期间时空量子特性的细节。对“宇宙微波背景”中原始引力波的研究，为探索宇宙演化早期引力的量子性质提供了一条独特的途径。理论物理和观测证据之间的辩证关系，对于推进对量子引力的理解仍然至关重要。理论见解和经验观察之间的协同作用，是产生深刻发现的干货。“引力波天文学”是观测的一个新时代，它提供了探测天体动力学的直接手段，为广义相对论的各个方面提供了经验验证。目前的工作重点是扩大legal和vero等天文台的覆盖范围，而lisa等未来的任务旨在探索低频引力波为引力的量子本质提供一个潜在的窗口。除了引力波之外，天体物理学和宇宙学观测还对引力的量子特性产生了至关重要的见解。研究像黑洞和中子星这样的致密物体，可以作为测试极端条件下引力相互作用的实验室。对引力透镜的观测，因大质量物体而弯曲探测时空区域。宇宙学观测包括星系调查和宇宙的大规模结构测量，有助于理解有引力控制的宇宙之物。在粒子物理实验中，高能粒子加速器在检验量子引力理论中起着至关重要的作用。目前的加速器已经达到了令人印象深刻的能量规模，并致力于实现更高的能量。未来的对撞机如提议的国际线性对撞机或大型强子对撞机的更高能量继承者，旨在探索揭示可识别量子引力效应的能量体系。精确测量粒子的性质，如质量和自旋，有助于理解时空的量子性质。对“等效原理”正引力和惯性质量等式的高精度测试，提供了探索偏离经典引力的途径，暗示了潜在的量子引力效应。在空间任务和宇宙天文台中，从地球大气层外观测宇宙的任务，为探索量子引力开辟了新的领域。欧洲航天局的欧基里德任务专注于暗能量和暗物质，为宇宙的大尺度结构提供了宝贵的数据。未来能力增强的天基天文台有望发现量子引力特征。以普朗克卫星为代表的宇宙微波背景实验，完善了我们对早期宇宙的理解。未来的任务如宇宙起源探索者，旨在以前所未有的精度解开现实之谜，为探索宇宙膨胀期间引力的量子性质提供一个宇宙实验室。理论进步和经验观察之间的联系，继续塑造我们的理解，并引导我们全面理解量子引力。
2024年2月2日转播。
2024年7月11日新播。
