第八章：從場論中來到場論中去
第八章：從場論中來到場論中去
這時候我有想起一個詞：規範場論。正是這個詞“統一”了除引力之外的三種力。具體是這樣的：規範場論是基於對稱變換可以局部也可以全局地施行這一思想的一類物理理論。非交換對稱群的規範場論最常見的例子為楊-米爾斯理論。
物理系統往往用在某種變換下不變的拉格朗日量表述，當變換在每一時空點同時施行，它們有全局對稱性。規範場論推廣了這一思想，它要求拉格朗日量必須也有局部對稱性—應該可以在時空的特定區域施行這些對稱變換而不影響到另外一個區域。這個要求是廣義相對論的等價原理的一個推廣。
規範場論在物理學上的重要性，在於其成功為量子電動力學、弱相互作用和強相互作用提供了一個統一的數學形式化架構——標準模型。這套理論精確地表述了自然界的三種基本力的實驗預測，它是一個規範群為SU(3)×SU(2)×U(1)的規範場論。像弦論這樣的現代理論，以及廣義相對論的一些表述，都是某種意義上的規範場論。
我們知道最早包含規範對稱性的物理理論是麥克斯韋的電動力學。但是，該對稱性的重要性在早期的表述中沒有被注意到。在愛因斯坦發展廣義相對論之後，赫爾曼·外爾在試圖統一廣義相對論和電磁學的嘗試中，猜想標度不變性或者說尺度（“規範”）變換下的不變性可能也是廣義相對論的局部對稱性。
後來發現該猜想將導致某些非物理的結果。但是在量子力學發展以後，魏爾、VladimirFock和FritzLondon實現了該思想，但作了一些修改（把縮放因子用一個複數代替，並把尺度變化變成了相位變化—一個U(1)規範對稱性），這對一個相應於帶電荷的量子粒子其波函數受到電磁場的影響，給定了一個漂亮的解釋。這是第一個規範場論。
【楊振寧】
1950年代，為了解決一些基本粒子物理中的巨大混亂，楊振寧和羅伯特·米爾斯引入非交換規範場論作為理解將核子綁在原子核中的強相互作用的模型。通過推廣電磁學中的規範不變性，他們試圖構造基於（非交換的）SU(2)對稱群在同位旋質子和中子對上的作用的理論，類似於U(1)群在量子電動力學的旋量場上的作用。在粒子物理中，重點是使用量子化規範場論。
該思想後來被發現能夠用於弱相互作用的量子場論，以及它和電磁學的統一在電弱理論中。
當人們意識到非交換規範場論能夠導出一個稱為漸近自由的特色的時候，規範場論變得更有吸引力，因為漸近自由被認為是強相互作用的一個重要特點—因而推動了尋找強相互作用的規範場論的研究。這個理論現在稱為量子色動力學，是一個SU(3)群作用在夸克的色荷上的規範場論。標準模型用規範場論的語言統一了電磁力、弱相互作用和強相互作用的表述。
1970年代米高·阿蒂亞爵士提出了研究經典楊-米爾斯方程的數學解的計劃。1983年，Atiyah的學生SimonDonaldson在這個工作之上證明了光滑4-流形的可微分類和它們只差一個同胚的分類非常不同。MichaelFreedman採用Donaldson的工作證明偽R4的存在，也就是，歐幾里得4維空間上的奇異微分結構。這導致對於規範場論本身的興趣，獨立於它在基礎物理中的成功。1994年，愛德華·威滕和NathanSeiberg發明了基於超對稱的規範場技術，使得特定拓撲不變量的計算成為可能。這些從規範場論來的對數學的貢獻導致了對該領域的新興趣。
所以不能將引力或者廣義相對論納入規範場論的原因，很明顯是如何將引力量子化。而物理系統往往用在某種變換下不變的拉格朗日量表述本身就是廣義相對性原理的推廣。他們是自洽的。不自洽來自於將引力的源泉視為時空曲率導致。問題就轉變為“時空”量子化，而且廣義相對論中的時空不同於經典力學時空，她是“變”的時空。
所以解決了愛因斯坦的時空曲率假設，對於引力量子化無疑是一個好的消息。我希望有人能夠看到我的猜想，用數學去證明她。
其實關於引力本源，我是不願意去下結論的。引力是不是唯一的指揮宇宙的力，其實也未可知。因為什麼呢？因為反物質，暗物質，暗能量這些詞的出現。
這幾個詞的出現，意味着物理學才剛剛開始，剛剛打開了時空之門和宇宙之門。將我們襯托的更加渺小，同時也會襯托更加堅強。我們渺小而偉大！
【霍金】
所以我不是很贊同現在很流行的大爆炸理論，它的正確性有待商榷。儘管它是目前很符合觀測結果的理論。只能說我欣賞它而已。不關乎對與錯。
現在人們給予宇宙定義是這樣的：宇宙即所有空間和時間的總和。單單是這樣的定義，就支持了我為什麼不贊同大爆炸理論了。
很簡單，我們目前所看到宇宙，無論是空間，時間，運動狀態都僅僅是宇宙的很小的一部分。愛因斯坦廣義相對性原理說明一切坐標系（包括非慣性系）都是平權的，即客觀的真實的物理規律，應該在任意坐標系下均有效。也就是說在局部空間做任何力學或者其他實驗，都不能判斷整體空間的運動狀態，無法區別，所以是平權。所以“膨脹”這樣的狀態，前面加上宇宙，就顯的不嚴謹。它可能只是宇宙某一角落的狀態。而不是宇宙整體！
而且就“膨脹”原因而言，在我們沒有認識很多東西的時候，就可能有不止一種選擇。
比如有一種理論說暗物質所具有的反引力是宇宙膨脹的原因。再比如說“密度”高流向“密度”低；還有“溫度高”流向“溫度低”。或者更戲劇一點說，我們所在的位置像“湖的中心”，一個調皮的孩子在中心扔了塊不小的石頭，水波便蕩漾開來，向四周“膨脹。”所以這些都可以膨脹的原因。
所以支持膨脹理論的：奇點，紅移現象，宇宙背景輻射值，氦丰度，氫丰度都只能說明局部，不能證明整個宇宙都在膨脹。畢竟我們只認識宇宙的冰山一角，無論是尺度上，還是物質和物質構造本身都是的。
一個聲音尖叫着：“快點說，你所認為引力是怎麼樣的！！”當我回頭時候，我沒有看到人，但是尖叫聲我的確聽到了。那是很揪心的聲音，穿透力十足，足足可以跨越幾個世紀吧。我甚至有些熱淚盈眶，我相信這種情愫不是普通人可以理解的。因為好像拖得太久，我自己也會尖叫的。
事實上也是這樣，就是這兩天，我的腦袋簡直是瘋子的腦袋。亂混混。我不斷的找資料，看資料，越想越恐懼，越想越覺得茫然。每一個推理，都像個矛盾體。讓你左右不能，上下不得。我只想說宇宙真是個王八蛋！！
但我儘可能的耐心給那個尖叫說道：“其實答案，我已經說了。我以為引力的產生或類似於磁的產生機制。引力場在我的描述里，就像海洋一樣，而我們周圍的物體，就像漂浮在海洋中的東西。”
如此一說，我想你大概可以能猜到我是怎麼看引力的。首先是引力場，這是我一開始就說到的。那麼有引力場，一定就有引力波，有引力波意味有組成引力波的引力子。這也是愛因斯坦先生的預言。
我們這樣推理，是因為我們不相信“無物質”的作用，就是引力這樣的作用不是虛無中誕生的。
但是我們這樣推理也很頭疼，頭疼主要來源於兩點：第一引力作用的速度理解；第二引力波和引力子尚未被直接觀測到。
首先來回答第一點。牛頓先生引力作用是“超距離”作用與物質的，不需要時間。舉例來說，地球對於其他星球，其他星系的引力作用，嚴格意義上來講，應該要擴充到整個宇宙。只不過她在近距離下作用明顯。
那麼假如一億光年外一個星球爆炸消散在宇宙中，碎片被其他星球吸走。那麼這時候我們問，地球與那顆星球的引力作用，是立刻中斷？還是得以光速走一億年才中斷？
牛頓先生搶答道：“立刻中斷！！”問他原因，他沉思道：“這是上帝的機制。”
愛因斯坦聽后，怯怯的說道：“應該是要走一億年才中斷。”
牛頓看着愛因斯坦，覺得對方的回答不可思議，大聲道：“你這樣，是把宇宙推向無理的邊緣。一團糟，不可想像！！”
愛因斯坦反問：“你的宇宙世界可以想像嗎？？”
這時候一個叫李政道的年輕人站起來道：“我們可以簡化一下問題。比如你站在地球上，給遠在太陽上的我打電話。你撥出號碼后8分鐘，我的手機響了。我說了一句話，就把電話掛了。你同樣八分鐘后才聽到我的話和我的掛電話聲。
所以兩個相隔一億光年的星球，中斷引力作用需要的時間也是一億年。而牛頓先生之所以說是立刻。是因為他的概念里沒有場，沒有引力波，更沒有引力子。所以你們是兩個世界的人。爭吵就會顯得沒有對比性。”
愛因斯坦看看年輕人，臉上露出欣慰的目光。可是當這個叫李政道的年輕人再開口時，愛因斯坦便有目瞪口呆了。年輕人問道：“愛因斯坦老師，可是您相信引力子走一億年不與其他星系，粒子發生作用，而失去原有方向或者丟失信息嗎？如果是。那麼中斷作用的時間該怎麼算？如果不是，那麼又意味着什麼呢？”
各位我相信你此刻應該可以理解我為什麼在上面說，宇宙是個王八蛋了！！相信牛頓，顯的我們無知，顯的上帝機靈。相信愛因斯坦，愛因斯坦本人都不敢相信他自己。我們上下不能，左右不得，唯有仰天長嘆，眼淚汪汪，為渺小而感慨萬千，為智慧而踟躕不前！！
我該怎麼辦？有誰來給我答案！！我覺得我得先避開這個問題，回答下一個問題。
那就是目前沒有直接觀測到引力波和引力子，這是為什麼？？按道理說引力無處不在，任何有質量物體都具有引力，那麼為什麼如此廣泛的作用和傳播，我們沒有直接觀測到！難道真的牛頓說的超距作用，不需要介質傳播嗎？？
顯然不是，我絕對不認可沒有介質的超距傳播。這意味着引力作用無限快，首先這與我們建立的大尺度和粒子尺度物理學不符合。如果承認她，時間和空間將不可想像！！所以這樣的“特殊”絕對不能給予引力。
我們知道對於最著名的脈衝星雙星系統PSR1913+16的觀測。這系統被認為具有兩顆中子星，以極其緊密而快速的模式互相環繞對方。其並且呈現了漸進式的旋近，旋近時率恰好是廣義相對論所預期的值。間接的證實了引力波的存在。可是畢竟不是直接證據！
所以我給出的沒有直接探測到原因是這樣。引力本身在四種基本力中是最弱的。所以引力波和引力子很難被測到。只有大質量物體運動時所產生的明顯引力波變化會以光速像波一樣向外傳播。在觀測者處的引力波強度和與波源間的距離呈反比。根據預測，螺旋形靠近的中子雙星系統由於質量高、加速度高，因此在合併時會發射出強大的引力波。但是因為天文距離尺度之大，就算是最激烈的事件所產生的引力波，在到達地球後效應已變得極低，其應變的數量級低於10的負21次方。
所以這是一個原因，是我們自身的觀測設備沒有能力捕捉。而且在我看來，引力波和電磁不發生作用。主要原因是如果發生作用，那麼物質與物質的引力，也肯定受電磁影響，她將變得不專心。而現在的理論沒有顯示出這一點。而且如果她可以與電磁波，電磁輻射發送相互作用的話，我們應該很好就能觀察到她。可是沒有。但是引力常數和庫倫常數和他們驚人的距離反比定律，讓我不願意在更高層次上否定他們的聯繫。比如說在最基本的粒子尺度或運動方面。
所以我推理引力子是一種我們很陌生的粒子。引力波自然也是。我們推測存在這樣一種引力子，就應該大膽推測反引力子的存在。其實我這樣考慮主要受兩方面影響。一是正反粒子成對出現的客觀實驗發現。二是關於暗物質的觀測。