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第26章 物理学的统一(1)(2 / 4)

,麻烦在于,不确定性原理意味着甚至“空虚的”空间也充满了虚的粒子和反粒子对,这些粒子对似应具有无限的能量,并且由爱因斯坦的著名方程E=mc2得知,这些粒子似应具有无限的质量。这样,它们的引力的吸引就会将宇宙卷曲到无限小的尺度。

相当类似地,在其他部分理论中也发生似乎荒谬的无限大。但是,所有这些情形下的无限大都可用称作重正化的过程消除掉。这牵涉到引入其他的无限大去消除这些无限大。虽然这个技巧在数学上颇令人怀疑,而在实际上似乎确实行得通,并用来和这些理论一起作出预言,这些预言极其精确地和观测一致。然而,从企图找到一个完备理论的观点看,由于不能从理论中预言,而相反的为了适合观测,必须选择质量和力的强度的实际值,因此重正化确实具有一个严重的缺陷。

在试图将不确定性原理结合到广义相对论时,人们只有两个可以调整的量:引力强度和宇宙常数的值。但是调整它们不足以消除所有的无限大。因此,人们得到一个理论,它似乎预言了诸如时空的曲率的某些量真的无限大,但是观察和测量表明它们地地道道是有限的!人们对这个结合广义相对论和不确定性原理的问题怀疑了许久,直到1972年才被仔细地计算最后确证。4年之后,人们提出了一种叫做“超引力”的可能的解答。它的思想是将携带引力的自旋为2称为引力子的粒子和某些其他具有自旋为3/2、1、1/2和0的新粒子结合在一起。在某种意义上,所有这些粒子可认为是同一“超粒子”的不同侧面。这样就将自旋为1/2和3/2的物质粒子和自旋为0、1和2的携带力的粒子统一起来了。自旋1/2和3/2的虚的粒子反粒子对具有负能量,因此抵消了自旋为2、1和0的虚的粒子对的正能量。这就使得许多可能的无限大被抵消掉,但是人们怀疑,可能仍然保留了某些无限大。人们需要找出是否还遗存下未被抵消的无限大。然而,这计算是如此之冗长和困难,以至于没人准备着手去进行。即使使用一个计算机,预料至少要用4年工夫,而且犯至少一个或更多错误的机会是非常大的。这样,只有其他人重复计算,并得到同样的答案,人们才能判断已取得了正确的答案,但这似乎是不太可能的!

尽管这些问题,尽管超引力理论中的粒子似乎与观察到的粒子不相符合的这一事实,大多数科学家仍然相信,超引力可能是对于物理学统一问题的正确答案。看来它是将引力和其他力相统一起来的最好办法。然而,1984年人们的看法发生了显著的改变,他们更喜欢所谓的弦理论。在这些理论中,基本的对象不再是只占空间单独的点的粒子,而是只有长度而没有其他维,像是一根无限细的弦这样的东西。这些弦可以有端点(所谓的开弦),或它们可

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