第八章：从场论中来到场论中去
第八章：从场论中来到场论中去
这时候我有想起一个词：规范场论。正是这个词“统一”了除引力之外的三种力。具体是这样的：规范场论是基于对称变换可以局部也可以全局地施行这一思想的一类物理理论。非交换对称群的规范场论最常见的例子为杨-米尔斯理论。
物理系统往往用在某种变换下不变的拉格朗日量表述，当变换在每一时空点同时施行，它们有全局对称性。规范场论推广了这一思想，它要求拉格朗日量必须也有局部对称性—应该可以在时空的特定区域施行这些对称变换而不影响到另外一个区域。这个要求是广义相对论的等价原理的一个推广。
规范场论在物理学上的重要性，在于其成功为量子电动力学、弱相互作用和强相互作用提供了一个统一的数学形式化架构——标准模型。这套理论精确地表述了自然界的三种基本力的实验预测，它是一个规范群为SU(3)×SU(2)×U(1)的规范场论。像弦论这样的现代理论，以及广义相对论的一些表述，都是某种意义上的规范场论。
我们知道最早包含规范对称性的物理理论是麦克斯韦的电动力学。但是，该对称性的重要性在早期的表述中没有被注意到。在爱因斯坦发展广义相对论之后，赫尔曼·外尔在试图统一广义相对论和电磁学的尝试中，猜想标度不变性或者说尺度（“规范”）变换下的不变性可能也是广义相对论的局部对称性。
后来发现该猜想将导致某些非物理的结果。但是在量子力学发展以后，魏尔、VladimirFock和FritzLondon实现了该思想，但作了一些修改（把缩放因子用一个复数代替，并把尺度变化变成了相位变化—一个U(1)规范对称性），这对一个相应于带电荷的量子粒子其波函数受到电磁场的影响，给定了一个漂亮的解释。这是第一个规范场论。
【杨振宁】
1950年代，为了解决一些基本粒子物理中的巨大混乱，杨振宁和罗伯特·米尔斯引入非交换规范场论作为理解将核子绑在原子核中的强相互作用的模型。通过推广电磁学中的规范不变性，他们试图构造基于（非交换的）SU(2)对称群在同位旋质子和中子对上的作用的理论，类似于U(1)群在量子电动力学的旋量场上的作用。在粒子物理中，重点是使用量子化规范场论。
该思想后来被发现能够用于弱相互作用的量子场论，以及它和电磁学的统一在电弱理论中。
当人们意识到非交换规范场论能够导出一个称为渐近自由的特色的时候，规范场论变得更有吸引力，因为渐近自由被认为是强相互作用的一个重要特点—因而推动了寻找强相互作用的规范场论的研究。这个理论现在称为量子色动力学，是一个SU(3)群作用在夸克的色荷上的规范场论。标准模型用规范场论的语言统一了电磁力、弱相互作用和强相互作用的表述。
1970年代迈克尔·阿蒂亚爵士提出了研究经典杨-米尔斯方程的数学解的计划。1983年，Atiyah的学生SimonDonaldson在这个工作之上证明了光滑4-流形的可微分类和它们只差一个同胚的分类非常不同。MichaelFreedman采用Donaldson的工作证明伪R4的存在，也就是，欧几里得4维空间上的奇异微分结构。这导致对于规范场论本身的兴趣，独立于它在基础物理中的成功。1994年，爱德华·威滕和NathanSeiberg发明了基于超对称的规范场技术，使得特定拓扑不变量的计算成为可能。这些从规范场论来的对数学的贡献导致了对该领域的新兴趣。
所以不能将引力或者广义相对论纳入规范场论的原因，很明显是如何将引力量子化。而物理系统往往用在某种变换下不变的拉格朗日量表述本身就是广义相对性原理的推广。他们是自洽的。不自洽来自于将引力的源泉视为时空曲率导致。问题就转变为“时空”量子化，而且广义相对论中的时空不同于经典力学时空，她是“变”的时空。
所以解决了爱因斯坦的时空曲率假设，对于引力量子化无疑是一个好的消息。我希望有人能够看到我的猜想，用数学去证明她。
其实关于引力本源，我是不愿意去下结论的。引力是不是唯一的指挥宇宙的力，其实也未可知。因为什么呢？因为反物质，暗物质，暗能量这些词的出现。
这几个词的出现，意味着物理学才刚刚开始，刚刚打开了时空之门和宇宙之门。将我们衬托的更加渺小，同时也会衬托更加坚强。我们渺小而伟大！
【霍金】
所以我不是很赞同现在很流行的大爆炸理论，它的正确性有待商榷。尽管它是目前很符合观测结果的理论。只能说我欣赏它而已。不关乎对与错。
现在人们给予宇宙定义是这样的：宇宙即所有空间和时间的总和。单单是这样的定义，就支持了我为什么不赞同大爆炸理论了。
很简单，我们目前所看到宇宙，无论是空间，时间，运动状态都仅仅是宇宙的很小的一部分。爱因斯坦广义相对性原理说明一切坐标系（包括非惯性系）都是平权的，即客观的真实的物理规律，应该在任意坐标系下均有效。也就是说在局部空间做任何力学或者其他实验，都不能判断整体空间的运动状态，无法区别，所以是平权。所以“膨胀”这样的状态，前面加上宇宙，就显的不严谨。它可能只是宇宙某一角落的状态。而不是宇宙整体！
而且就“膨胀”原因而言，在我们没有认识很多东西的时候，就可能有不止一种选择。
比如有一种理论说暗物质所具有的反引力是宇宙膨胀的原因。再比如说“密度”高流向“密度”低；还有“温度高”流向“温度低”。或者更戏剧一点说，我们所在的位置像“湖的中心”，一个调皮的孩子在中心扔了块不小的石头，水波便荡漾开来，向四周“膨胀。”所以这些都可以膨胀的原因。
所以支持膨胀理论的：奇点，红移现象，宇宙背景辐射值，氦丰度，氢丰度都只能说明局部，不能证明整个宇宙都在膨胀。毕竟我们只认识宇宙的冰山一角，无论是尺度上，还是物质和物质构造本身都是的。
一个声音尖叫着：“快点说，你所认为引力是怎么样的！！”当我回头时候，我没有看到人，但是尖叫声我的确听到了。那是很揪心的声音，穿透力十足，足足可以跨越几个世纪吧。我甚至有些热泪盈眶，我相信这种情愫不是普通人可以理解的。因为好像拖得太久，我自己也会尖叫的。
事实上也是这样，就是这两天，我的脑袋简直是疯子的脑袋。乱混混。我不断的找资料，看资料，越想越恐惧，越想越觉得茫然。每一个推理，都像个矛盾体。让你左右不能，上下不得。我只想说宇宙真是个王八蛋！！
但我尽可能的耐心给那个尖叫说道：“其实答案，我已经说了。我以为引力的产生或类似于磁的产生机制。引力场在我的描述里，就像海洋一样，而我们周围的物体，就像漂浮在海洋中的东西。”
如此一说，我想你大概可以能猜到我是怎么看引力的。首先是引力场，这是我一开始就说到的。那么有引力场，一定就有引力波，有引力波意味有组成引力波的引力子。这也是爱因斯坦先生的预言。
我们这样推理，是因为我们不相信“无物质”的作用，就是引力这样的作用不是虚无中诞生的。
但是我们这样推理也很头疼，头疼主要来源于两点：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观测到。
首先来回答第一点。牛顿先生引力作用是“超距离”作用与物质的，不需要时间。举例来说，地球对于其他星球，其他星系的引力作用，严格意义上来讲，应该要扩充到整个宇宙。只不过她在近距离下作用明显。
那么假如一亿光年外一个星球爆炸消散在宇宙中，碎片被其他星球吸走。那么这时候我们问，地球与那颗星球的引力作用，是立刻中断？还是得以光速走一亿年才中断？
牛顿先生抢答道：“立刻中断！！”问他原因，他沉思道：“这是上帝的机制。”
爱因斯坦听后，怯怯的说道：“应该是要走一亿年才中断。”
牛顿看着爱因斯坦，觉得对方的回答不可思议，大声道：“你这样，是把宇宙推向无理的边缘。一团糟，不可想象！！”
爱因斯坦反问：“你的宇宙世界可以想象吗？？”
这时候一个叫李政道的年轻人站起来道：“我们可以简化一下问题。比如你站在地球上，给远在太阳上的我打电话。你拨出号码后8分钟，我的手机响了。我说了一句话，就把电话挂了。你同样八分钟后才听到我的话和我的挂电话声。
所以两个相隔一亿光年的星球，中断引力作用需要的时间也是一亿年。而牛顿先生之所以说是立刻。是因为他的概念里没有场，没有引力波，更没有引力子。所以你们是两个世界的人。争吵就会显得没有对比性。”
爱因斯坦看看年轻人，脸上露出欣慰的目光。可是当这个叫李政道的年轻人再开口时，爱因斯坦便有目瞪口呆了。年轻人问道：“爱因斯坦老师，可是您相信引力子走一亿年不与其他星系，粒子发生作用，而失去原有方向或者丢失信息吗？如果是。那么中断作用的时间该怎么算？如果不是，那么又意味着什么呢？”
各位我相信你此刻应该可以理解我为什么在上面说，宇宙是个王八蛋了！！相信牛顿，显的我们无知，显的上帝机灵。相信爱因斯坦，爱因斯坦本人都不敢相信他自己。我们上下不能，左右不得，唯有仰天长叹，眼泪汪汪，为渺小而感慨万千，为智慧而踟蹰不前！！
我该怎么办？有谁来给我答案！！我觉得我得先避开这个问题，回答下一个问题。
那就是目前没有直接观测到引力波和引力子，这是为什么？？按道理说引力无处不在，任何有质量物体都具有引力，那么为什么如此广泛的作用和传播，我们没有直接观测到！难道真的牛顿说的超距作用，不需要介质传播吗？？
显然不是，我绝对不认可没有介质的超距传播。这意味着引力作用无限快，首先这与我们建立的大尺度和粒子尺度物理学不符合。如果承认她，时间和空间将不可想象！！所以这样的“特殊”绝对不能给予引力。
我们知道对于最著名的脉冲星双星系统PSR1913+16的观测。这系统被认为具有两颗中子星，以极其紧密而快速的模式互相环绕对方。其并且呈现了渐进式的旋近，旋近时率恰好是广义相对论所预期的值。间接的证实了引力波的存在。可是毕竟不是直接证据！
所以我给出的没有直接探测到原因是这样。引力本身在四种基本力中是最弱的。所以引力波和引力子很难被测到。只有大质量物体运动时所产生的明显引力波变化会以光速像波一样向外传播。在观测者处的引力波强度和与波源间的距离呈反比。根据预测，螺旋形靠近的中子双星系统由于质量高、加速度高，因此在合并时会发射出强大的引力波。但是因为天文距离尺度之大，就算是最激烈的事件所产生的引力波，在到达地球后效应已变得极低，其应变的数量级低于10的负21次方。
所以这是一个原因，是我们自身的观测设备没有能力捕捉。而且在我看来，引力波和电磁不发生作用。主要原因是如果发生作用，那么物质与物质的引力，也肯定受电磁影响，她将变得不专心。而现在的理论没有显示出这一点。而且如果她可以与电磁波，电磁辐射发送相互作用的话，我们应该很好就能观察到她。可是没有。但是引力常数和库伦常数和他们惊人的距离反比定律，让我不愿意在更高层次上否定他们的联系。比如说在最基本的粒子尺度或运动方面。
所以我推理引力子是一种我们很陌生的粒子。引力波自然也是。我们推测存在这样一种引力子，就应该大胆推测反引力子的存在。其实我这样考虑主要受两方面影响。一是正反粒子成对出现的客观实验发现。二是关于暗物质的观测。