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量子重力
2012/01/06 10:35 瀏覽
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orgilvy
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以下書介出自Net and Book.
現代物理是人類知識探索歷程上的最偉大成就之一，大至整個宇宙的來源和結構，小至次原子粒子的世界，現代物理都能提供滿意的解釋。放大視野來看，在宇宙中一個普普通通星系的一個毫不起眼的太陽系裡，住在其中第三顆行星上的一些生物，居然可以對宇宙的全貌達到這種程度的理解，這難道不是值得驚歎的成就？
然而人類終究仍未達到最終的、完整的理解。因為物理的兩大基礎──應用於超大尺度範圍的廣義相對論，以及極小尺度範圍的量子力學──卻有著無法彌合的嚴重衝突。也因此，物理學家需要進一步尋找更完整的理論（有時被稱為萬有理論、最終理論或大統一理論……），以調和這種衝突。
量子重力 (quantum gravity) 是物理學家給予這類統一相論論與量子力學的理論的泛稱。本書作者Lee Smolin 是知名的理論物理學家，以他的第一手經驗提供給一般讀者量子重力理論的綜覽。在本書中，他概述了邁向量子重力的三條道路（本書英文原名是 Three Roads to Quantum Gravity）──迴圈量子重力、弦論，以及另起爐灶的全新理論。從他精要的闡釋，我們可以看到理論物理當前的研究方向，也可以對「時間和空間是甚麼」這個人類一直詢問的亙古問題有更深刻的理解。（趙學信）
引用網址：https://city.udn.com/forum/trackback.jsp?no=63365&aid=4771152
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量子重力的介紹(作者 高涌泉)
2012/02/15 12:06
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三條通往量子重力論的道路
量子重力理論家選擇進路的時候，會受到原先研究專業的影響：一般而言，粒子理論陣營的人會選擇弦論，而廣義相對論陣營的人則會選擇迴圈量子重力論。原因是：粒子物理學傾向於把時空看成為舞台（背景），而各式各樣的粒子就是舞台上的演員。在這種觀點之下，粒子間的重力交互作用來自於彼此交換重力子；也就是說，重力交互作用是靠重力子來傳遞，就好像電磁交互作用是靠光子來傳遞。所謂的弦論就是將所有的基本粒子看成是某種基本弦的震盪態，這些弦很小，長度約只有10-33公分。因為重力子是這些弦的震盪態之一，所以弦論必然包含了重力作用。弦論專家可以依據量子力學規則將弦量子化；他們認為這是目前已知結合量子與重力這兩種概念的最佳辦法。過去10餘年，弦論是理論物理最風光的領域。
對於廣義相對論陣營的人來說，弦論的缺點在於忽略了重力的幾何意義。廣義相對論者認為時空是動態的，我們不應該事先設定某個時空（例如平坦的閔考夫司基時空）為背景，量子重力論應該是「背景獨立」（background independent）的，而弦論卻不是如此。廣義相對論者採用了迴圈量子重力論，其長處在於它的確是一個「背景獨立」的理論，但缺點是量子時空的意義變得非常難以捉摸，不容易與既有的物理連接起來。
還有一些人認為量子力學與廣義相對論都不夠完備，不應做為量子重力論的基礎。所以他們想另起爐灶，尋找嶄新的觀點與數學形式。目前被拋出來的新點子多半玄之又玄。依過去的經驗，失敗的機率遠高過成功的可能，但是未來的愛因斯坦可能就出身於這第三陣營。
施莫林說《量子重力》一書是寫給有腦筋的外行人看的。他在書中扼要地說明了量子重力論中公認比較重要的成果，如黑洞的霍金輻射、黑洞熵、弦的基本概念、迴圈的基本概念、全像原理等。因為這些題材相當深奧，大多數的物理學家恐怕也要包括在「外行人」之列。既然對象是「外行人」，那麼施莫林就無法列出數學公式，只能依賴比喻與高明的敘事功夫來闡明觀念。他將許多內行人才知道的小故事記錄下來，也為本書增加了不少的趣味。
我相信，對於好奇理論物理最新發展的人來說，《量子重力》是本好看的書。不過我要提醒讀者，本書譯者在導讀中將「背景」與「座標」對應起來，並不是太好的講法。
持平地說，無論是弦論、迴圈量子重力論或是第三條路，都還沒能夠和具體的現象連接起來，所以都只能算是剛起步而已。沒人敢保證人類可以在沒有實驗的引導下，就建構出正確的量子重力論，但是施莫林說他是樂觀者，他並不是唯一這麼想的物理學家。
【本文轉載自科學人2003年11月號】
http://sa.ylib.com/book/bookshow.asp?FDocNo=322&DocNo=504&CL=12
引用網址：https://city.udn.com/forum/trackback.jsp?no=63365&aid=4788027
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