引力子和量子引力

在现代物理学中，万有引力具有独特的地位：它是唯一没有完全与量子理论相协调的基本相互作用。电磁力、弱作用力和强作用力都可以用量子场论（QFT）成功描述，其中的相互作用都是由粒子介导的。然而，万有引力仍然难以捉摸。

引力子（graviton）是一种假想的介导引力的粒子。几十年来，物理学家一直在推测它的特性，并寻求实验证据。然而，尽管做了大量努力，却从未探测到引力子。

蜜蜂理论提供了另一种选择：与其寻找作为离散量子的引力子，不如将引力理解为时空波的新兴共振。这一观点避免了与引力子假说相关的概念和实验障碍，并与引力波等可观测现象更自然地保持一致。

什么是引力子？

在量子场论中，每一种基本相互作用都由一个力中介粒子来承载：

  • 电磁学的光子
  • 强相互作用的胶子
  • 弱相互作用的W 和 Z 玻色子。

以此类推，引力通常被假定为有一个相应的粒子：引力子。

引力子的假设特性：

  • 一种无质量玻色子，确保了引力的长程性质。
  • 自旋-2，符合广义相对论中时空曲率的张量性质。
  • 与一切携带能量-动量的物体相互作用，但耦合常数极弱。

实验问题：

  • 引力子几乎不可能被直接探测到，因为引力相互作用要比其他力量弱得多。
  • 即使是释放巨大能量的天体物理事件（如黑洞合并），也不会单独产生可探测到的引力子。

蜜蜂理论的视角：
不需要引力子。物理学家将其解释为潜在的引力量子，实际上是时空振荡场底层的波共振模式。

  • 引力子是试图量化几何的数学产物。
  • 真正的物理学在于介质的集体振荡，而不是粒子交换。

为什么我们还没有找到它们？

尽管经过几十年的理论预测，引力子仍然难以捉摸。究其原因，既有根本原因，也有技术原因：

  1. 引力的弱性–引力比电磁力弱约 10-³⁸ 倍。任何单个引力子信号都远远低于可探测的阈值。
  2. 能级问题–要在量子尺度上探测引力，需要达到普朗克能量（~10¹⁹ GeV）。目前的加速器（如大型强子对撞机）能达到 ~10⁴ GeV，太低了。
  3. 技术限制–像 LIGO 这样的探测器只对经典引力波而非单个量子粒子敏感。要探测引力子，需要体积和灵敏度都无法达到的仪器。

蜜蜂理论的替代方案

  • 寻找引力子是一种误导。
  • 引力不是由 “颗粒 “或粒子交换组成的。
  • 相反，研究应以时空振荡的干扰特征为目标，类似于声学或光学中的共振。

这种调整避免了直接探测引力子的障碍，并将研究导向可测量的波现象。

与引力波的联系

2015 年，LIGO 探测到两个黑洞合并产生的引力波，创造了历史。这些波被证实为时空几何中的涟漪，以光速传播。

主流物理学中的引力波：

  • 1916 年爱因斯坦的广义相对论预测到了这一点。
  • 代表时空的大规模经典振荡。
  • 对它们的探测开启了引力波天文学的新纪元，探测数十亿光年之外的事件。

蜜蜂理论的解读：

  • 引力波是宇宙振荡基质的可观测表达。
  • 它们是量子现象背后同一波场的大规模共振。
  • 因此，在宇宙尺度上，波以经典引力波的形式出现，而在微观尺度上，同样的振荡原理支配着量子行为。

意义：
LIGO 和 VIRGO 探测到的引力波是更深层振荡框架的宏观指纹。它们支持引力基于波的性质，而不是离散的引力子。

长期以来，人们将引力子与粒子物理学中的其他力载体进行类比，从而激发了对引力子的研究。然而，尽管经过几十年的理论发展，引力子仍未被观测到，而且很可能无法探测到。

蜜蜂理论提出了一种范式转变：

  • 引力不是由粒子介导的，而是由时空振荡的干扰和共振产生的。
  • 未能探测到引力子不仅仅是技术问题，它还表明引力子可能并不以离散量子的形式存在。
  • 引力波已经为引力的振荡性质提供了证据，支持了蜜蜂理论。

蜜蜂理论超越了引力子的概念，将重点放在波共振上，为引力提供了一个更可检验、更连贯、更统一的解释，为真正的量子引力理论铺平了道路。