第六讲 超弦理论与宇宙学的挑战.pdfVIP

维普资讯 宇宙学专题 第六讲 超弦理论与宇宙学的挑战术 李 淼 (中国科学院理论物理研究所 北京 100080) 摘 要 超弦理论从根本上改变了人们对时空的看法 ，时空在弦论 中只是一种宏观体现．弦论 中的非经典时空 影 响早期宇宙的发展 ，在一些观测宇宙学 的实验 中A lf]也许会发现弦论 的效应 ，例如微波背景辐射的功率谱 的反 常．最近发现的暗能量也对弦论宇宙学提 出了挑 战． 关键词 弦论 ，量子 引力 ，暴涨宇宙 ，暗能量 Challengesin stringtheoryandcosmology LIMiao (InstituteofTheoreticalPhysics，ChineseAcademyofSciences，Beijing 100080，China) Abstract Space-timehasbecomeanemergentconceptinstringtheory，butwestilllack afundamentalfor- mulationofstringtheory inatimedependentbackground．Stringeffectsmaypossiblybefirstdiscoveredincer- tain experimentsinobservationalcosmology，suchasthepowerspectrum measurementsofthecosmicmicrowave background．Thenewlydiscovereddarkenergymayconstitutethemostimportantchallengetostringtheory． Keywords stringtheory ，quantum gravity，inflationaryuniverse，dark energy 杂 ，较大尺度上的物理可 以用较少参数的可重正化 1 弦论与量子引力 的量子场论来描述．当然 ，我们这里所谈的较小尺度 和较大尺度也是相对而言．在粒子物理 中，较大尺度 20世纪的物理学的颠峰之一是量子场论．20世 指的是物理过程发生 的时空 区域 ，在最高能的加速 纪初人们建立了量子理论和相对 论，这两个理论是 器上，这个区域大约是 10 cm左右 ，小于这个尺度 整个20世纪新物理学的基石．到 了20世纪下半叶， 上的物理有待于下一代加速器来探测． 量子理论与相对论的结合成了理解一切微观世界的 重正化的粗粒化过程也许在量子引力中失效． 基础．人们发现 ，所有的微观物理现象特别是基本相 要理解这一点 ，我们需要 了解量子引力理论的发展 互作用都可 以用量子场论来描述．不仅如此 ，一些复 史．引力量子化直到 20世纪 60年代才被人们严肃 杂的现象如凝聚态物理 中的许多问题也可 以用量子 对待 ，到了70年代 ，初步的量子化尝试说明通 常的 场论来研究． 量子场论方法在这里完全不适用．量子场论中最常 基本相互作用之所以可以用量子场论来描述 ， 用的办法是先确定一个经典过程或者经典背景 ，然 除了因为一切现象满足量子力学的规律以及相对论 后假定在这个经典背景下场的量子涨落 比较小 ，可 以外 ，另一个深刻的原 因是较大尺度上的物理现象 以用一个或几个小参数来控制 ，较小尺度上的量子 相对独立于较小尺度上的物理现象 ，较小尺度的物 涨落的效应只是改变这几个 小参数．最简单 的例子 理过程对较大尺度上的物理过