想要解决这些问题,格拉维斯终归绕不过两个不相容的理论体系。
首先就是广义相对论时空框架。
广义相对论是定域的,使用人形种容易理解的白话来进行简单粗略的描述,它的基本框架可以概括为两句耳熟能详的话:物质告诉时空如何弯曲,时空高速物质如何运动。
总的来说,质量越大,也就是能动张量越大的物质,造成的时空弯曲幅度越大,相对应的,时空的弯曲越明显,处于此处的物质便具备着越大的能动张量。其描述的世界,时间、空间、物质是不可分割的整体。
在宏观尺度上也确是如此。
第二个不能绕开的理论体系就是量子力学。
在量子力学中,波函数弥散在整个空间内,是非定域的。量子尺度下质量对时空的影响近似于无,所处的时空可以看做平直,这并不影响最终的结果。也就是说,研究量子力学时无需特别考虑时空背景的问题——量子力学与狭义相对论已经达成了某种意义上的统一,处理量子问题时可以直接套用闵氏时空背景,它所描述的世界,时间与空间都独立于物质单独存在。
两者的矛盾——准确来说是不兼容性已经显而易见。
偏偏不管是超光速曲率航行还是将黑洞塑造成投射物或者别的什么东西,都需要两个理论体系的统一。
引力的量子化,就是尝试将两个理论体系统一的过程。
所谓量子化,其实是重整化。这是一种数学方法,其目的是引入可以相互抵消的项来消除掉无穷,以处理那些含有无穷量的函数。
问题是,格拉维斯掌握的现有理论下,引力的原始方程中不存在能够被消除的无穷。或者说,它需要加入另外一个无穷才能抵消无穷,最终结果依然是无穷。
格拉维斯不知道曾经的高等文明是怎样完成的统一,但智慧的之处就是总能找到合适的办法。
既然广义相对论与量子力学的统一还十分遥远,那么,从已经完成统一的狭义相对论作为突破口是否可行呢?
量子场论随之诞生,它完成了狭义相对论框架下量子力学与经典场的统一。需要注意的是,量子场论依然是一种有效理论,描述的只是现象,并非对现象进行解释,是特定情况下的有效描述。
但只要有了突破口,就可以向前迈出更大的一步。
圈量子引力理论随即出现,通过对时空本身的量子化,得到了引力的量子化——引力子。
引力子是引力场的激发态,是一种零质量,自旋为2的量子场论。它与更加纯粹的理论不谋而合,弦论预言的奇特“粒子”现身,因弦理论不再将基本粒子看做没有体积的点,引力量子化中无穷的问题得到了消除。
所谓的终极理论,m理论随之出现,由i,iia,iib,so(32)杂合,e₈xe₈杂合5种超弦理论以及11维空间超引力理论的模型展现了宇宙一切已知图景。
当然,这依然是一个纯理论层面的理论体系,没有实验的验证具备的意义非常有限。