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超统一场论中超引力场的规范引力方程

引力量子场论理论框架下给出的规范不变超统一场论作用量

引力规范几何对偶性导出的广义坐标不变超统一场论作用量来源:https://wanghongming.com/xwzx/202412-135.html

近日，中国科学院院士、中国科学院大学教授、亚太国际理论物理中心和中科院理论物理研究所研究员吴岳良，在揭秘爱因斯坦统一场论的研究中取得突破，创建了超统一场论（hyperunified field theory）。该理论受相对论性狄拉克旋量理论、爱因斯坦广义相对论、杨-米尔斯规范理论和大统一理论的启发，并基于吴岳良前期发展的引力量子场论的研究成果，为揭示爱因斯坦统一场论理念中的不解之谜，探索终极统一理论打开了一扇新窗口。

自1915年爱因斯坦创立广义相对论以来，物理学家、数学家致力于构建一套能够统一描述自然界已知基本相互作用的理论。爱因斯坦进行了长期且广泛深入的探索，试图在经典统一场论框架内建立描述电磁力和引力的统一理论。他花费了后半生几乎所有的时间探寻统一场论，尽管所有的尝试最终未能取得成功，但其关于统一场论的理念一直延续至今。爱因斯坦统一场论之梦成为一代又一代理论物理学家和数学家们所追求的梦想。

在超统一场论中，所有已知的基本粒子（夸克和轻子）统一成为十九维超时空（hyper-spacetime）中的单一基本粒子——马约拉纳型超旋量场（Majorana-type hyper-spinor field），其旋量结构由基本粒子超自旋荷（hyper-spin charge）的量子特性所决定。所有已知的基本相互作用（引力、电磁、弱和强作用力）由超旋量场的超自旋规范对称性（hyper-spin gauge symmetry）统一支配，并由超自旋规范场（hyper-spin gauge field）和与之相伴随的超引力场（hyper-gravifield）统一描述。

超统一场论的建立遵从两个基本指导原则：一是基本粒子的内禀量子数和独立自由度决定时空的维度与结构；二是描述自然规律的作用量遵循规范不变原理且与坐标选取无关。原则之一使基本粒子的内禀特性和对称性与时空的几何特性和对称性建立起对应关联，导致所有基本粒子合并统一成为超时空中的超旋量场，超旋量场的旋量结构反映超时空的几何性质。原则之二导致局域平坦超引力场时空（locallyflat hyper-gravifield spacetime）作为自然演生（emergent）的非坐标内禀超时空而呈现，使所有基本相互作用统一成为超引力场时空中的超自旋规范相互作用（hyper-spin gauge interaction）。由此导出规范-引力对应原理（gauge-gravity correspondence）。

基于构建超统一场论的基本原理，自然地引入双标架超时空（biframe hyper-spacetime）概念，并赋予高维超时空以物理和几何涵义。标架之一是整体平坦的闵氏超时空，起惯性参考系的作用，能很好地定义坐标时空的度量和物理守恒量，用以描述基本场的运动学；另一标架则是局域平坦的超引力场时空，起着传递局域相互作用和能量的作用，能很好地定义和表征基本场内禀自由度之间的相干关联和规范守恒流，用以刻画基本场的动力学。数学上，双标架超时空形成几何的纤维丛结构，整体平坦的闵氏超时空和局域平坦的超引力场时空分别作为纤维丛的底时空和其纤维。作为底时空的闵氏超时空是一个没有相互作用存在的真空超时空，而当作纤维的超引力场时空是一个具有非对易几何结构的真实超时空，其非对易性由超引力场的规范场强来刻画。超引力场时空构成一个实在宇宙，原则上可由基本场的相互作用探测其性质。

在引力量子场论的理论框架下，超统一场论具有闵氏超时空的最大庞加莱对称性（非齐次洛伦茨对称性）PO（1，18）和超引力场时空的最大超自旋规范对称性SP（1，18）以及整体和局域的标度对称性。可导出所有对称性对应的守恒定律和基本场的运动方程，尤其是包含超引力场能动量在内的总的超应力能动量张量守恒定律（hyper-stress energy momentum conservation law）。给出由守恒的双协变超矢量流所支配的超引力场的规范引力方程，并借此导出由守恒的超应力能动量张量所决定的超度规引力场的几何引力方程。超应力能动量张量的对称部分对应于超时空中推广的爱因斯坦引力场方程。超统一场论的标度规范不变性由标度标量场和标度规范场刻画，对研究宇宙的基本能量标度以及宇宙的起源和演化起基础性作用来源:https://wanghongming.com/bkjj/202412-65.html。

超引力场作为定义在双标架超时空中的双协变矢量场（bicovariant vector field），是一个规范型矢量场，也起着Goldstone玻色场的作用。作为Goldstone玻色场的超引力场的对称变换决定超自旋规范对称性，从而揭示规范对称性的引力起源。

超统一场论的超时空被证明具有隐性广义线性群对称性GL（19，R）（hidden general linear group symmetry），在四维时空中，此对称性奠定了爱因斯坦广义相对论的基础。论证表明，超引力场的规范相互作用可等效为超时空度规联络的相互作用，并由超时空黎曼几何的曲率张量来描述。由此导出引力-几何对应原理（gravity-geometry correspondence）。

基于广义标度规范不变条件和幺正规范固定条件，研究表明，超引力场的规范动力学完全等价于超引力度规场（hyper-gravimetric field）的几何动力学，由此揭示引力的规范-几何对偶性质（gravitational gauge-geometry duality）。最终得出结论：构建超统一场论所遵循的基本原理比爱因斯坦建立广义相对论所假设的广义协变原理更基本和更普遍。

超统一场论的建立涉及对时空观念、几何观念和宇宙观念以及物质观念和能量观念的重新认识。该理论预言新的矢量型夸克和轻子、镜像夸克和轻子、多重态规范矢量玻色子和有效标量玻色子等新粒子以及自旋力和标度力等新的相互作用力的存在。深入研究超统一场论的动力学和新物理唯象、探索对称破缺机制和维数约化模型以及探测引力波的基本性质和引力宇宙，将对深刻认识四维时空结构的生存宇宙，理解引力本质、宇宙起源、质量起源、暗物质和暗能量等基本科学问题，以及检验超统一场论和探秘自然界基本规律起重要作用。来源:https://www.wzwxpx.com/cshi/202412-142.html

相关研究成果发表在The European Physical Journal C上。研究工作得到了中科院战略性先导科技专项、前沿科学重点研究计划和国家自然科学基金等的支持。

不错，是个好突破。

爱因斯坦的故事

■爱因斯坦逃学记

1895年春天，爱因斯坦已16岁了。根据德国当时的法律，男孩只有在17岁以前离开德国才可以不必回来服兵役。由于对军国主义深恶痛绝，加之独自一人呆在军营般的路易波尔德中学已忍无可忍，爱因斯坦没有同父母商量就私自决定离开德国，去意大利与父母团聚。

但是，半途退学，将来拿不到文凭怎么办呢？一向忠厚、单纯的爱因斯坦，情急之中竟想出一个自以为不错的点子。他请数学老师给他开了张证明，说他数学成绩优异，早达到大学水平。又从一个熟悉的医生那里弄来一张病假证明，说他神经衰弱，需要回家静养。爱因斯坦以为有这两个证明，就可逃出这厌恶的地方。

谁知，他还没提出申请，训导主任却把他叫了去，以他败坏班风，不守校纪的理由勒令退学。爱因斯坦脸红了，不管什么原因，只要能离开这所中学，他都心甘情愿，也顾不得什么了。他只是为自己想出一个并未实施的狡猾的点子突然感到内疚，后来每提及此事，爱因斯坦都内疚不已。大概这种事情与他坦率、真诚的个性相去太远。

■拒绝出任以色列第二任总统 来源:https://wanghongming.com/bkjj/202412-128.html

1948年5月14日，以色列国诞生，但不久以色列与周围阿拉伯国家的战争便爆发了。已经定居在美国十多年的爱因斯坦立即向媒体宣称：“现在，以色列人再不能后退了，我们应该战斗。犹太人只有依靠自己，才能在一个对他们存有敌对情绪的世界上生存下去。”1952年11月9日，爱因斯坦的老朋友以色列首任总统魏茨曼逝世。在此前一天，就有以色列驻美国大使向爱因斯坦转达了以色列总理本·古里安的信，正式提请爱因斯坦为以色列共和国总统候选人来源:https://wzwxpx.com/cshi/202501-184.html。当日晚，一位记者给爱因斯坦的住所打来电话，询问爱因斯坦：“听说要请您出任以色列共和国总统，教授先生。您会接受吗？”“不会。我当不了总统。”“总统没有多少具体事务，他的位置是象征性的。教授先生，您是最伟大的犹太人来源:https://wanghongming.com/xwzx/202412-3.html。不，不，您是全世界最伟大的人。由您来担任以色列总统，象征犹太民族的伟大，再好不过了来源:https://www.wzwxpx.com/cshi/202501-162.html。”“不，我干不了。” 爱因斯坦刚放下电话，电话铃又响了。这次是驻华盛顿的以色列大使打来的。大使说：“教授先生，我是奉以色列共和国总理本·古里安的指示，想请问一下，如果提名您当总统候选人，您愿意接受吗？”“大使先生，关于自然，我了解一点，关于人，我几乎一点也不了解。我这样的人，怎么能担任总统呢来源:https://wzwxpx.com/xwzx/202412-13.html？请您向报界解释一下，给我解解围。” 大使进一步劝说：“教授先生，已故总统魏茨曼也是教授呢。您能胜任的。”“魏茨曼和我不是一样的。他能胜任，我不能。”“教授先生，每一个以色列公民，全世界每一个犹太人，都在期待您呢！” 爱因斯坦的确被同胞们的好意感动了，但他想得更多的是如何委婉地拒绝大使和以色列政府，又不使他们失望，不让他们窘迫。不久，爱因斯坦在报上发表声明，正式谢绝出任以色列总统。在爱因斯坦看来，“当总统可不是一件容易的事。”同时，他还再次引用他自己的话：“方程对我更重要些，因为政治是为当前，而方程却是一种永恒的东西。” 来源:https://wzwxpx.com/cshi/202412-84.html

■爱因斯坦怎样走近中国？ 来源:https://wanghongming.com/cshi/202412-42.html

早在1919年，爱因斯坦的相对论就开始介绍到中国，特别是通过1920年英国哲学家罗素来华讲学，给中国学术界留下了深刻的印象。爱因斯坦本人的目光也曾一次次地投射到古老而陌生的中国，1922年冬天，他应邀到日本讲学，往返途中，两次经过上海，一共停留了三天，亲眼看到了处于苦难中的中国，并寄予深切的同情。他在旅行日记中记下“悲惨的图象”和他的感慨：“在外表上，中国人受人注意的是他们的勤劳，是他们对生活方式和儿童福利的要求的低微。他们要比印度人更乐观，也更天真。但他们大多数是负担沉重的：男男女女为每日五分钱的工资天天在敲石子。他们似乎鲁钝得不理解他们命运的可怕。”“爱因斯坦看到这个在劳动着，在呻吟着，并且是顽强的民族，他的社会同情心再度被唤醒了。他认为，这是地球上最贫困的民族，他们被残酷地虐待着，他们所受的待遇比牛马还不如。”（许良英等编译《爱因斯坦文集》，商务印书馆1979年版，20、21页）十几年后（1936年），爱因斯坦在美国普林斯顿大学与前来年进修的周培源第一次个别交谈时就说：“中国人民是苦难的人民。”他的同情是真挚的、发自内心的，不是挂在嘴上，而是付诸行动的。

1931年“九一八”事变发生，日本从东北作为突破口侵略中国的狼子野心已昭然若揭，当时的国际社会却表现出无奈和无能，当年11年17日，爱因斯坦公开谴责日本侵略东三省的行径，呼吁各国联合起来对日本进行经济制裁，可惜回音空荡来源:https://wzwxpx.com/zhishi/202412-24.html。1932年10月，“五四运动的总司令”（毛泽东语）、中国***的创始人陈独秀（时已被开除出党）在上海被捕，他和罗素、杜威等具有国际声望的知识分子联名致电蒋介石，要求释放。1937年3月，主张抗日的沈钧儒、章乃器、王造时、史良等“七君子”锒铛入狱后，他又联合杜威、孟禄等著名知识分子通电援救，向国民党当局施加道义的压力。1938年6月，为了帮助中国的抗日战争，他还和罗斯福总统的长子一同发起“援助中国委员会”，在美国2000个城镇开展援华募捐活动。

爱因斯坦是真正的世界公民，他的爱是没有国界的，他对中国的感情没有任何功利色彩，完全建立在人类的同情心和强烈的人道主义情怀之上。他的思想也对中国日益产生深刻而久远的影响，“九一八”事变后不久，还在读初二的少年许良英就是他的热情崇拜者，希望长大了做一个像他那样的科学家。1934年，爱因斯坦的文集《我的世界观》在欧洲出版，几年后（1937年抗战前夕）就有了中译本，是留学法国的物理学教授叶蕴理根据法文译本转译的，由于国难当头，这本书并没有引起多少反响，但青年许良英在1938年上大学前有幸买到了一本，并认真精读了一遍，深受启发，开始严肃地思考人生的意义、人与国家的关系等问题，爱因斯坦的许多至理名言令他终生难忘，爱因斯坦的形象在他未来的人生道路上始终占有重要的地位。1955年，爱因斯坦去世后，许良英和周培源都曾发表长篇悼念文章。不幸的是1968年到1976年的8年间，爱因斯坦在中国竟成了“本世纪以来最自然科学领域中最大的资产阶级反动学术权威”，“四人帮”掀起了一场荒诞的批评爱因斯坦运动，好在多数科学家不予理睬，实际上进行了抵制。1979年，北京还隆重举行了爱因斯坦诞辰100周年的纪念大会。

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