原创 String Kite 未来科学研究中心 2023-07-03 15:24 发表于北京收录于合集#共识论17#广义相对论2#引力1#牛顿万有引力1#重整化1
关于引力的研究，历史上出现过两次认识的飞跃：牛顿的万有引力定律和爱因斯坦的广义相对论。前者是在牛顿力学三定律基础之上，猜测的天体受力的规律，这个认识把天体运行从神手里拿到人手里，当然是革命性的发展。爱因斯坦在牛顿200多年后，考虑到非惯性系的相对性原理，仅从理论上猜测了引力的新规律：广义相对论。广相把平直时空推广到弯曲时空，这是前人很难想象的进展，当然被称为革命性的进展。广相自1915年提出以后，得到了多方检验。一个容易被忽略的事实是，广相的发展离不开电磁理论的进展，毕竟广相发展的前提是狭义相对论的成功。这一段时间，我对于引力有些新的理解，在此记录一下。
这种新的理解来自对于引力重整化的重新理解。
引力的量子化其实并不难，难的是按照通常的量子化方案，它是不可重整的。但量子理论确实取得了巨大的成功，如何量子化引力成了理论物理研究的核心问题，没有之一。这个只是从实验的角度出发的猜测，从理论的角度看，按照广相，引力实际与物质场关联。如果物质场是量子的，引力当然也应该是量子化的。但是否存在量子引力这个问题，无论是从实验的还是从广相这个理论的角度，其实都值得怀疑：毕竟广相只是成功的经典理论，它的这个推测并不见得靠谱。
在1974年，’t Hooft和Veltman有个经典计算，被誉为广相不能重整化的经典文献之一。他们当时得出一个结论，虽然是小心翼翼的，但结论很清晰：引力不可重整。但他们有个默认的前提，即引力场是一个常规的经典场。如果放弃这个假设，即引力只是一个参数（场），那重整化的问题不就解决了。物质场是可以重整的，引力场作为参数不会改变物质场的可重整的性质。引力不是常规的场，也就意味着它要放弃动能项，即爱因斯坦的广相。放弃的理论理由就是：真实的理论必须是可重整的。
广相其实很成功，怎么可能放弃它？
就像广相在弱引力近似下回到牛顿引力。其实，广相也是在低能下的近似。在高能标时，引力只是参数，在低能标时，电弱对称性破坏后，引力就获得了动能项，回到广相。现在看来，引力场是不需要量子化的！当人们研究量子引力，提出的方案都不完美时，是否意味着努力方向出了问题？
当然上述对于引力的重新认识需要实验的检验。在高能加速器实验中，引力效应必须被看到，毕竟引力的产生根源就是电弱对称性破缺。这一点与过去的认识完全不同。这也会为下一步LHC的实验提供了重要的物理目标；也可能是下一代高能加速器最重要的新物理目标：在加速器研究引力。另外，引力在电弱破缺前失去动能项，也将完全改变宇宙演化的早期历史。
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