科技日報記者 張夢然

長期以來，物理學(xué)家一直在努力調(diào)和現(xiàn)代物理學(xué)的兩大支柱——量子場論和愛因斯坦廣義相對論之間的不兼容性。如今，芬蘭阿爾托大學(xué)研究人員提出了一種新的量子引力理論，它描述引力的方式與粒子物理學(xué)標(biāo)準(zhǔn)模型一致，為深入理解宇宙起源打開了思路。相關(guān)研究發(fā)表在最新一期《物理學(xué)進(jìn)展報告》上。

能夠統(tǒng)一自然界所有基本相互作用的理論被稱為“萬物理論”。目前，物理學(xué)界許多基礎(chǔ)問題仍未得到解答，其中一個長期存在的難題就是，如何構(gòu)建一個與標(biāo)準(zhǔn)模型中其他3種基本力（電磁力、弱核力和強(qiáng)核力）相容的引力規(guī)范理論。

如果沒有這樣的理論，科學(xué)家就無法真正統(tǒng)一量子場論和廣義相對論。前者描述了微觀世界中粒子的概率性行為，后者則描述了宏觀物體及其引力作用。這兩個理論都經(jīng)過了極高的實驗驗證，但它們從本質(zhì)上是對宇宙的不同解釋，彼此之間并不兼容。特別是在涉及高能量和強(qiáng)引力的情況下，比如黑洞附近，或大爆炸剛發(fā)生后的宇宙起源早期階段，現(xiàn)有理論就顯得無能為力。

為了處理這類極端情況，物理學(xué)家需要一個完整的量子引力理論。該理論引入了一種稱為“重整化”的數(shù)學(xué)工具，用于解決計算過程中出現(xiàn)的無窮大問題。目前，研究人員已經(jīng)證明這一方法在“一階”系統(tǒng)下（用于數(shù)學(xué)、哲學(xué)、語言學(xué)及計算機(jī)科學(xué)中的一種形式系統(tǒng)）有效，但他們?nèi)孕柽M(jìn)一步確認(rèn)，在整個計算過程中是否都能成功消除這些無窮大。

這一理論尚未完全驗證，但其潛力令人振奮。研究人員表示，就像量子力學(xué)和相對論曾經(jīng)開辟出全新的研究領(lǐng)域一樣，他們希望這一理論也能為未來的科學(xué)探索提供廣闊空間。

總編輯圈點

這項研究為實現(xiàn)物理學(xué)界夢寐以求的“萬物理論”提供了新的可能性。它突破了傳統(tǒng)廣義相對論與量子力學(xué)之間的鴻溝，具有重要的理論意義。盡管目前該理論仍待進(jìn)一步驗證，但其思路清晰、邏輯自洽，能為未來探索開辟出可行的路徑。若能進(jìn)一步推廣至更高階計算并獲得實驗支持，或?qū)⒄嬲绊懳覀儗诙础⒋蟊ā⒂钪嫫鹪匆约皹O端物理現(xiàn)象的理解。可以說，這項看似枯燥的研究，實際上推動了基礎(chǔ)物理的發(fā)展。