论当代量子引力的空间时间观念

首先讨论当代诸种量子引力,如超弦/M理论、圈量子引力等,继而研究空间时间量子涨落对量子引力理论的经验检验,最后讨论了有关量子引力时空的物理实在问题.     

Rastall引力中的球对称解

研究了在时空背景中充满正压物质的情况下,Rastall引力中的球对称解.首先,研究了时空背景中均匀分布着压强为0的物质的情形.在λ=2/3时,找到一个Rastall引力中的球对称解析解,这个解中的时间分量是一个常数,空间的径向分量是一个含r的函数.这个解可以描写四维时空中的“尘埃球”.其次,研究了时空背景中任意分布着正压物质的情形.用数值方法求解Rastall引力场方程和描写能动张量和曲率标量之间关系的方程.数值结果表明,球对称的引力势空间分布极其复杂,但在r趋于无穷时引力势的时间分量和空间分量均趋于1.     

yt量子引力效应下费米子隧穿行为的研究

考虑到量子引力效应,对五维史瓦西黑洞时空中费米子的隧穿行为进行了研究.其研究结果表明,黑洞温度不仅由黑洞本身决定,同时,也受费米子的能量、质量以及额外维影响.量子引力修正减缓温度的增加,这将导致残余物质的存在.     

弦/M-理论中黑膜热力学及相变

宏观引力系统,比如黑洞,与非引力系统在热力学方面很不一样,其态函数熵与温度本质上是量子的,没有经典对应,因此对应的热力学在一定意义上来说本质上也是量子的,这为探讨量子引力提供了一个重要窗口.本文综述讨论作者及其合作者近期一系列有关黑洞的高维推广黑膜（超弦/M-理论中的基本动力学客体）的热力学相、相变及相关的临界现象的工作,希望为建立M-理论的完整理论框架提供重要的非微扰信息.     

全曲率平方型引力场的量子化

求出了耦合标量场的全曲率平方型引力量子场的Ｆｅｙｎｍａｎ规则，提出了一种规范不变方法使理论重整化。     

一种定域洛伦兹规范协变的有挠时空引力理论(下)(英文)

本文建立了一种符合定域洛伦兹规范协变的有挠时空引力理论。它是爱因斯坦引力理论在有挠时空中的推广,它是考虑了物质自旋的引力理论。它消除了爱因斯坦引力理论与狄拉克电子理论之间的矛盾。本文中新的引力理论自然地要求:应该存在一种新的独立的第五种力场—自旋场。本文表明:(1)符合定域洛伦茨规范协变的有挠时空引力理论包括引力场运动方程和自旋场运动方程。(2)引力场运动方程与爱因斯坦理论一样包含能量动量运动定律。(3)自旋场运动方程包含角动量运动方程。(4)本文建立的引力场理论一定程度上等价于一种特殊的爱因斯坦-嘉当理论,因此我们称之为爱因斯坦-嘉当-唐理论(ECT理论)。本文的对应于黎曼-嘉当几何的挠率张量分解为标架场的微分和自旋场。(5)真实的物理时空应该是由引力场(标架场)和自旋场(标架仿射联络)描述的有挠时空,其时空几何是黎曼-嘉当几何。本文中,挠率张量表征引力场场强,曲率张量表征自旋场场强。     

一种定域洛伦兹规范协变的有挠时空引力理论

本文建立了一种符合定域洛伦兹规范协变的有挠时空引力理论。它是爱因斯坦引力理论在有挠时空中的推广,它是考虑了物质自旋的引力理论。它消除了爱因斯坦引力理论与狄拉克电子理论之间的矛盾。本文中新的引力理论自然地要求：应该存在一种新的独立的第五种力场-自旋场。本文表明：（1）符合定域洛伦茨规范协变的有挠时空引力理论包括引力场运动方程和自旋场运动方程;（2）引力场运动方程与爱因斯坦理论一样包含能量动量运动定律;（3）自旋场运动方程包含角动量运动方程;（4）本文建立的引力场理论一定程度上等价于一种特殊的爱因斯坦-嘉当理论,因此我们称之为爱因斯坦-嘉当-唐理论（ECT理论）。本文的对应于黎曼-嘉当几何的挠率张量分解为标架场的微分和自旋场;（5）真实的物理时空应该是由引力场（标架场）和自旋场（标架仿射联络）描述的有挠时空,其时空几何是黎曼-嘉当几何。本文中,挠率张量表征引力场场强,曲率张量表征自旋场场强。     

原子分子体系的引力效应

寻找完整的量子引力理论是目前理论物理中的前沿热点问题之一,而黑洞热力学和量子干涉仪探测引力效应被认为是正在形成的量子引力理论的两个重要的"实验区".前者通过将量子概念引入到广义相对论来检验二者如何结合,特别是量子力学幺正性将在这两个理论的结合中经受严峻考验;而后者通过量子系统在引力场背景中的演化来试验引力对系统量子属性的影响,在这一方面广义相对论等效原理在微观粒子领域将接受越来越严格的实验检验.目前,原子分子物理实验中出现了类似黑洞辐射的现象,然而,这些现象出现的理论机制还不是非常明确,究竟能否用目前已有的理论解释,或者还是需要构建新的理论来解释也是不清楚的,但是无论如何,这些现象的出现为实验研究量子引力理论打开了一扇窗户.另一方面,人们已经使用量子系统测量一些弱引力效应,这不仅为研究引力对量子系统的影响提供了便利条件,也为研究二者结合提供了一个好的突破口.本综述将结合我们近几年的工作,围绕原子分子体系中的强引力和弱引力效应来介绍和讨论这些问题.     

场和超引力的对称性

证明规范场和物质场的超对称、内对称 ,导出超引力的超对称     

量子理论和广义相对论的统一

首先简要介绍了量子引力理论中的超引力和环量子引力.其次基于量子理论和广义相对论的基本原理、主要特征等探讨了某些新的统一理论.进而提出广义相对论形式、算符形式和二者的结合等具体的数学方程及6个结果.最后讨论了一些统一的新方案,如量子理论中可能存在的类似宇宙项,各种相互作用粒子的质量关系,标准模型某些可能的发展等.       

标量张量暴胀宇宙学

推广的引力理论 ( generalized gravity theory)早就被用来建立拓广暴胀模型 ( extend inflationarymodel) .不过 ,引力的基本理论仍然是 Einstein的广义相对论 ,推广的引力理论只是用来改变引力常数 G的值 ,以调节宇宙膨胀的速度而解决优良出口问题 .我们的标量张量暴胀宇宙学则是以标量张量引力理论为基础 ,并且以引力标量场ψ作为暴胀场 ( inflaton)来建立暴胀宇宙模型 .我们所用的作用量为 :A =∫d4x - g[-ψR - ωψ ψ .ψ - 2ψλ(ψ) - Γ ( u .ψ) 21 -ψ + 1 6πLm],其中 Lm为物质的拉氏密度 ,ψ .ψ≡ψ,σψ,σ,u .ψ≡ uμ…     

4—导数量子引力的重整化

对４—导数量子引力进行图图类型和发散度分析，并且利用系数、场和规范交换重整化方法使该４—导数理论重整化。     

引力理论和引力速度测量

引力是最早被认识的物理相互作用,它由Newton经典理论和Einstein的广义相对论描述。相对论包括狭义的( SR)和广义的( GR),其中空间和时间是一体化的,而GR也被称为几何动力学。在Newton理论中引力速度是无限大,而在Einstein理论中引力速度是光速。 GR认为引力与电磁力不同,是弯曲时空的纯几何效应。 GR还预言存在引力波,但即使经历了近百年的实验和寻找,它仍然只是物理学家头脑中的想象。本文认为空间、时间是物理学中的独立概念,所谓空时(或时空)在自然界并不存在,没有实在性。所谓空时(或时空)无法测量,故无科学意义。所谓“时间弯曲”更是无意义的不通的表述。在引力理论中,Newton平方反比定律( ISL)非常重要,而且极为精确。 Newton理论中引力首先是力,抓住了事物的本质。很久以前许多著名科学家就知道引力传播速度比光速大很多( vG ?c ),他们是I. Newton,P. Laplace, R. L?mmel,M. Born,A. Eddington,T. Flandern等;他们普遍认为引力如以有限速度(光速c )传播,绕日运动的行星由于扭矩作用将不稳定。1805年Laplace根据月球运动分析认为引力速度vG ≥7×106 c。人们考虑了不同的引力理论模型,例如把引力当作平坦时空中的力作用,从而研究得出引力速度大于2×1010 c———Flandern根据双星轨道计算得出此值。上述多个结果均与所谓引力波无关。电磁学中也有类似现象,当计算电荷产生的静电场,或天线近区的静态场,结合实验竟发现Coulomb场传播速度可为超光速, vs =(1.01~10) c。由于Coulomb场也是ISL,其结果与引力传播相似。虫洞和曲相推进完全是GR理论的产物,建基于时空一体化和弯曲时空的理念。虽然人人都知道SR断言“不可能有超光速运动”,但GR在实际上却否定了这一说法,表明相对论内部有不自洽性。但这些研究都断言需要有能量为负的奇异物质,证明加强对负能量研究是重要的。本文最后把引力传播、静态Coulomb场传播、量子纠缠态( QES)传播三者作比较,它们都存在超光速现象。虽然我们无法指出造成这些现象的原因,但却能找出现象的规律,并为自然界的奇妙感到惊奇。     

ISO（3,1／N）超引力中引力规范场的量子化

在可采用无量纲耦合与路径积分方法假定下,计算ISO(3,1|N)超引力的引力规范场和超对称规范场的量子化结果,给出了Feynmn图及传播子,并指明该理论是可重整的。     

Kerr-AdS黑洞的复杂度

规范/引力对偶为人们提供了一个研究物理的全新视角.由规范/引力对偶可知,边界上的共形场论等价于其内部的Anti-de Sitter时空.这个对偶为人们研究边界共形场论带来了极大的方便.最近,Susskind团队提出了一个复杂度/作用量对偶假设:认为黑洞边界上态的量子计算复杂度等价于其在Wheeler-DeWitt片中的作用量.复杂度代表了进行量子计算的困难程度,这意味着黑洞也许与量子计算有联系,这也加深了人们对黑洞的认识.基于这个假设,考虑类光关节项的贡献,改进了Susskind团队的原有方案,更精确地计算了Kerr-AdS黑洞的Wheeler-DeWitt片的作用量增长率,最终得到了边界态复杂度的增长率.     

一般动态球对称荷电黑洞视界表面引力及量子非热辐射

在一般动态球对称荷电黑洞时空中研究了Hamilton-Jacobi方程及量子非热辐射,采用一类tortoise坐标变换研究了黑洞视界表面引力。     

静态dilaton黑洞的信息熵

依据全息原理, 通过计算Garfinkle-Horowitz-Strominger dilaton黑洞事件视界上量子场的统计熵, 得到了该黑洞的信息熵和Bekenstein-Hawking熵公式, 表明黑洞熵就是其事件视界上量子场的统计熵. 利用广义不确定关系对量子态密度的修正效应, 克服了普通量子场论中态密度在视界附近的发散困难, 避免了黑洞熵热气体方法中的截断和小质量近似; 对该静态dilaton黑洞事件视界上有质量标量场的微观态数进行直接求解, 给出了全息原理的一种具体说明. 用留数定理克服了计算中的积分困难, 所得的结论是定量成立的. 与圈量子引力中的黑洞熵理论相比较, 分析了在全息原理要求下非对易量子场论与圈量子引力在黑洞熵计算方法和结论上的一致性, 给出了广义不确定关系中的引力修正常量值, 讨论了全息原理的意义.     

Noether耦合在超引力中的应用研究

用Noether耦合方法得到超引力作用量，特别是物质场拉氏量的引入，得到了物质场与规范场、引力场、Yang-Mills场之间的普遍相互作用。文章理论中尚含有Einstein引力项，故可尝试将四种相互作用统一在超引力拉氏量中描述。     

引力相互作用的微观图象

<正> 自从牛顿提出万有引力定律以来,有关引力来源和引力作用机制问题一直未能得到解决。本世纪初,爱因斯坦提出了广义相对论,建立了一种几何化的引力理论,但它无法同作为现代物理学主要支柱的量子理论相协调。鉴于这种情况,本文作者另辟蹊径,提出了物体自身质量时变的引力理论,指出引力来源于物体自身质量的衰减(物体自身质量时变系数为m=m。e~(-kt),k=0.883×10~(-10)/年,是与哈勃常数、引力常数相对应的物体自身质量时变系数),这是由于相对于真空而言,物体自身具有非常高的能量密度,从而产生了一种辐射扩     

超引力的理论基础和背景

 量子基本原理预言存在两类基本粒子：费米子和玻色子，但超对称又把它们联系起来并可相互转换。超对称的创新首次把每个粒子的内禀对称性和它们所在时空的对称性结合起来，因此局域的超对称理论必然包含爱因斯坦引力，称之为超引力。超引力预言自旋3/2基本粒子，是该粒子和引力自洽耦合的最简单理论。同时作为超弦的低能有效理论，超引力是超弦研究不可分割的部分。