尋找最簡單的完美理論

　　1月25日下午3時，中國科學院理論物理所報告廳，一場學術報告會正式開始——中國科學院大學副校長、理論物理所研究員吳岳良院士向大家報告了自己的最新成果——“超越愛因斯坦廣義相對論的引力量子場論與量子暴漲宇宙”。

　　聽眾大多是從事理論物理研究的專家，吳岳良的報告時不時被提問打斷，最后的問答環節差一點兒就“剎不住車”，用主持人的話說：“我們最好能把演講者問倒！”兩個小時下來，吳岳良的頭發汗濕了，貼在前額上。可很多專家還意猶未盡，約好了下次討論的時間。

　　吳岳良介紹：“自然界有四種基本相互作用力：萬有引力、電磁相互作用力、弱相互作用力、強相互作用力。1905年愛因斯坦提出了狹義相對論，時間與空間不再是獨立的?；讵M義相對論與量子力學，理論物理學家用四維時空協變的數學形式描述了強、弱和電磁三種基本相互作用力。1915年愛因斯坦推廣狹義相對論創立了廣義相對論，用以描述引力與時空幾何的聯系。”

　　量子力學發展起來后，科學家們將狹義相對論與量子力學成功統一，建立了量子場論。基于量子場論建立的粒子物理標準模型，成功地描述了強、弱和電磁三種基本相互作用力。但廣義相對論卻無法與量子力學統一起來，幾十年來，這個問題一直困擾著物理學家。而能否將廣義相對論與量子力學統一起來，對解決宇宙起源與演化等問題非常重要。

　　能夠統一描述自然界四種最基本的相互作用力，這將是一個多么簡單而完美的理論！全世界的理論物理學家為此付出了巨大努力。“我們堅信會有這樣一種理論。”吳岳良給記者講了一個物理學家費米的故事——費米在做對撞機實驗時，他的學生向他抱怨發現的粒子太多，實在記不住。費米對他的學生說，那就不要記，自然界總有一種更簡單的方法記錄它們。“后來果然發現了夸克，所有粒子都是由夸克組成的。”吳岳良說，大千世界有各種各樣的現象，“我們做理論物理的，就是要找到能概括所有實驗現象的自然界的最基本規律，用數學語言定量地描述出來，并用以預言、指導以后可能出現的現象。”

　　現在，吳岳良邁出了重要一步。“我認為如果再沿著愛因斯坦的路走下去，肯定還得不到答案。因此，我們需要創新，需要另辟蹊徑。”他從量子場論出發，提出了“引力量子場論”。根據目前的研究進展，這一理論可在量子場論的框架下統一描述四種基本相互作用力，并能夠兼容廣義相對論——導出含有引力場效應的所有量子場運動方程和所有基本對稱性對應的守恒定律。

　　尋找“簡單”的過程卻是復雜的。35頁的論文，吳岳良寫了一年多，《物理評論》雜志審稿就花了半年時間。而吳岳良對這個問題的思考，從20多年前就開始了，甚至可以回溯到他在南京大學讀書時。那時，吳岳良選修了“廣義相對論”課，期末老師以撰寫學習報告的形式進行考試，他寫了一篇關于普朗克質量的小黑洞問題，得了“優”。他笑言：“現在回想起來，或許從那時開始，這個問題就在我心里生根了。”當被問到會不會覺得太枯燥、乏味時，吳岳良笑了：“能夠揭示大自然的奧秘，你不覺得興奮嗎？而我，非常享受這個過程。”

　　理論需要驗證，十年、二十年，甚至更長。吳岳良說，他接下來將繼續研究，也期待著同行和實驗物理學家對理論的檢驗，“如果真有人能指出我的問題，我會非常高興。這世界上沒有‘完美’的理論，但通過不斷修正，我們能無限接近最簡單的‘完美’。”

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