引力量子场论可统一广义相对论与量子力学

徐玢

有没有一种理论可以统一广义相对论和量子力学？有没有一种理论可以统一描述引力、电磁力、弱力、强力四种基本作用力？中国科学院院士、中国科学院大学副校长吴岳良在中科院理论物理所举行的前沿科学论坛上，提出引力量子场论。该理论打破以弯曲时空几何为基础的广义相对论的局限，将广义相对论与量子力学统一起来。相关成果发表在国际期刊《物理评论》上。

此前量子场论的建立，使狭义相对论与量子力学成功统一。但广义相对论与量子力学的统一至今仍是理论物理界的研究热点。

“广义相对论基于弯曲时空动力学，因此存在时空平移对称性和能量动量守恒定律不再成立，无法很好地定义和度量时间间隔和空间间隔等问题。”吴岳良说，引力量子场论假定自然界基本规律与时空坐标和标度选取无关，并且遵循局域规范不变原理。该理论通过双标架四维时空概念，可解决上述问题。

吴岳良介绍说，在引力量子场论框架下，可统一描述引力、电磁力、弱力、强力四种基本作用力，而且可导出含有引力场效应的所有量子场运动方程和所有基本对称性对应的守恒定律。“就好比牛顿运动理论可作为狭义相对论在低能状态的表述，爱因斯坦的广义相对论可作为引力量子场论的低能有效理论。此外，引力量子场论中的量子效应可解释早期宇宙暴胀。”吴岳良表示，引力量子场论的建立不仅对理解宇宙的起源和演化至关重要，而且对量子理论本身的普适性和自洽性起着根本性作用。