中国物理学家提出引力量子化的新理论

有没有一种理论可以将广义相对论和量子力学统一起来？有没有一种理论可以统一描述重力、电磁力、弱力和强力这四种基本力？25日，中国科学院院士、中国科学院大学副校长吴月良在中国科学院理论物理研究所举办的前沿科学论坛上发表了引力量子场理论。该理论打破了基于弯曲时空几何的广义相对论的局限性，将广义相对论与量子力学统一起来。相关结果发表在最近出版的国际杂志《物理评论》上。

在此之前，量子场论的建立成功地统一了狭义相对论和量子力学。然而，广义相对论和量子力学的统一仍然是理论物理中的一个热门话题。

广义相对论是以弯曲时空动力学为基础的，因此存在时空平移的对称性、能量和动量守恒定律不再有效、时间间隔和空间间隔不能很好地定义和测量等问题吴月良说，引力量子场论假定自然的基本规律与时空坐标和尺度的选择无关，并遵循局部规范不变性原则。这一理论可以通过具有双框架的四维时空概念来解决上述问题。

吴月良说，在引力量子场论的框架下，引力、电磁力、弱力和强力这四种基本力可以统一描述，可以推导出包含引力场效应和对应于所有基本对称性的守恒定律的所有量子场运动方程。“正如牛顿的运动理论可以用来表达低能态下的狭义相对论一样，爱因斯坦的广义相对论也可以用作有效的低能引力量子场论。此外，引力量子场论中的量子效应可以解释早期宇宙膨胀。”吴月良说，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遍性和自洽性也起着根本性的作用。