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引力是最弱的力

已有 3393 次阅读 2007-8-3 13:36 |个人分类:理论物理


引力当然是最弱的力。徐一鸿在《老人的玩具》中这样比较一对质子之间的电磁力和引力,将一对质子分开一厘米,它们之间的引力相当于当它们分开一光年时的电磁力。

但在两个一般的物体之间,引力不会总是这样弱。考虑一个带电的黑洞,黑洞的质量总是大于它带的电荷(取一个恰当的单位),当质量等于电荷时,这个黑洞就变成极端黑洞,两个极端黑洞之间的引力往往等于它们之间的电磁力。在弦论中,有时有很多这样的态,叫BPS态,此时BPS态的电荷同时又是一种中心荷(central charge)。

Arkani-Hamed, Motl, Nicolis和Vafa在今天的一篇文章中猜测,在任何一个自洽的引力理论中,在某种意义上,引力总是最弱的那一个。

他们的猜想的严格表述是,对于一个最轻的、稳定的带电粒子,比值,如果我们将普朗克质量设定为1。一个更为粗略的表述是,对于任何一个U(1)相互作用,总存在一个带电粒子,满足,这里是相互作用耦合常数。

这个猜想的一个引理是,如果, 对于这个U(1)相互作用,存在一个新的标度,在这个标度以上该相互作用失效。这个结果违反了有效量子场论的直观:在一个有效量子场论中,如果我们还没有达到Landau极点,那么这个U(1)相互作用总是有效的。

Arkani-Hamed等人的结果告诉我们,世界不是半经典分析甚至有效场论告诉我们的那么简单。

我们可以不相信大统一以及它预言的新的比普朗克表度略小的能标,但“弱引力猜测”告诉我们,肯定存在一个比普朗克标度略低的能标,因为弱电的耦合常数远小于1。这是“弱引力猜测”的预言。

这个猜测还告诉我们,千万不要相信那些类似loop gravity的说法,因为对于那些理论,你很容易加上一个长程力得到任意你想得到的结果。



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