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发信人: Microsystem (clam), 信区: Physics
标 题: [合集] 太黑来科普 之 重整化--理论物理的最大野心
发信站: BBS 未名空间站 (Sun Jan 27 00:13:20 2008), 站内
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litaihei (李太黑) 于 (Sun Jan 20 15:48:10 2008) 提到:
大家经常提到，广义相对论和量子场论是不相容的。引力是不能量子化的。很多人会问
到，为什么引力一定要量子化呢？其实，引力的量子化，主要讲的是把引力理论重整化
。而重整化的理论，是理论物理的最大的野心。
重整化的概念不是很好解释。这么说吧，我们知道牛顿力学有一定的局限性。只适用于
低速的情况。我们也知道，量子力学，比如说薛定谔方程，也有一定的局限性，只适用
于低能量的情况。到了高能量的情况，就需要用到量子场论了。那么，有没有可能一个
理论，在任何情况下都适用？
一个可以重整化的理论，是一个在任何能量范围内都可以应用的理论。换句话说，如果
我们的理论是可以重整化的，那么，这个理论，可以预言任意能量范围内的物理现象。
我认为，这是人类，最具想象力，最有野心一个理论尝试。而且，我们找到了一个可以
重整化的理论的例子。那就是量子电动力学。
量子电动力学，是描述带电粒子之间的相互作用的理论。这个理论里面，有一个参数，
就是电子和光子的相互作用的耦合常数。量子场论预言了这个耦合常数是随着能量的大
小而改变的。试验的精确测量，与量子场论的预言完全符合。
一个不能重整化的理论，比如说广义相对论，只能是一个有效理论，也就是说，只能在
一定的能量范围内使用。比如广义相对论，只能在能量低于普朗克能量的时候适用。当
高于普朗克能量的时候，引力理论肯定是另外一个样子的。如果我们有一种方法，可以
把引力重整化，那么，知道了引力在低能下的规律，我们就知道了引力在任意能量下的
规律。目前唯一的一个可能的理论，就是弦论。
目前另外一个可以重整化的理论，就是标准模型。标准模型是一个描述除了引力以外的
3 种相互作用的理论。这个理论目前基本上被实验验证。所有的预言，与实验完全吻合
。但是这个理论里面的一个核心粒子，Higgs粒子，因为比较重，一直没有在加速器上
找到。这也是LHC的核心任务之一。一旦这个粒子被发现，我们可以骄傲的宣称，在普
朗克能标以下的物理规律，我们都知道了。
后记：近年以来，在理论物理界，已经很少有人谈到重整化了。大家在兴高采烈的谈论
着各种低能有效理论。有一次参加学术会议，听到一个不知天高地厚的小子，叫嚣着现
在谁还care什么重整化啊。不禁唏嘘不已。几代物理学家，花了几十年的时间，才证明
了标准模型的可重整化，这是理论物理之中最为辉煌灿烂的杰作。现在已经是物是人非
了。。。。
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Microsystem (clam) 于 (Sun Jan 20 16:41:56 2008) 提到:
你的逻辑是这样的么？
引力需要量子化，因为量子化才能重整化，重整化才能避免有效理论，避免有效理论才
能成为在各个能量段的普适理论，而现在的超弦理论是唯一（可能被重整化）的理论。
括号内的字是我加的，因为你的那是你论证中的漏洞。
从实际的角度看，如果能证明引力波的存在，然后能证明引力波是量子化的，然后再谈
论大统一理论是比较现实的。如果只是套用标准模型的模式来讨论引力，这其实是个过
于自信的论断。我的浅见。
【 在 litaihei (李太黑) 的大作中提到: 】
: 大家经常提到，广义相对论和量子场论是不相容的。引力是不能量子化的。很多人会问
: 到，为什么引力一定要量子化呢？其实，引力的量子化，主要讲的是把引力理论重整化
: 。而重整化的理论，是理论物理的最大的野心。
: 重整化的概念不是很好解释。这么说吧，我们知道牛顿力学有一定的局限性。只适用于
: 低速的情况。我们也知道，量子力学，比如说薛定谔方程，也有一定的局限性，只适用
: 于低能量的情况。到了高能量的情况，就需要用到量子场论了。那么，有没有可能一个
: 理论，在任何情况下都适用？
: 一个可以重整化的理论，是一个在任何能量范围内都可以应用的理论。换句话说，如果
: 我们的理论是可以重整化的，那么，这个理论，可以预言任意能量范围内的物理现象。
: 我认为，这是人类，最具想象力，最有野心一个理论尝试。而且，我们找到了一个可以
: ...................
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eventhorizon (洒水车) 于 (Sun Jan 20 17:52:55 2008) 提到:
搞糊涂了吧？重整化得到的才是低能有效理论。标准模型需要重整化因为搞物理的认定
它是未知高能理论的低能有效理论，而且这种低能有效理论必须是重整化群的不动点。
这些不动点与高能小尺度物理无关，从高能理论出发，经过重整化群可以得到低能有效
理论，但是反过来，不存在能从低能到高能的普适理论。这在凝聚态物理里比比皆是。
场论需要用重整化来克服点粒子模型的缺陷，不用点粒子不就不需要这么干了。
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echosong (来来去去) 于 (Sun Jan 20 22:16:57 2008) 提到:
可重整化是说这个高能的尺度可以无穷大.standard model是可以重整化的.意思是如果
没有引力.这个理论可以适用于任意高的能量尺度.但是,引力显然存在,所以standard
model必定是一个effective theory,这就是为什莫现在大家不怎麽关心是否可重整化.
至于为什麽SM是可重整化的,可能是凑巧,也可能有深刻的原因大家还没有理解.
【 在 eventhorizon (洒水车) 的大作中提到: 】
: 搞糊涂了吧？重整化得到的才是低能有效理论。标准模型需要重整化因为搞物理的认定
: 它是未知高能理论的低能有效理论，而且这种低能有效理论必须是重整化群的不动点。
: 这些不动点与高能小尺度物理无关，从高能理论出发，经过重整化群可以得到低能有效
: 理论，但是反过来，不存在能从低能到高能的普适理论。这在凝聚态物理里比比皆是。
: 场论需要用重整化来克服点粒子模型的缺陷，不用点粒子不就不需要这么干了。
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litaihei (李太黑) 于 (Mon Jan 21 01:27:26 2008) 提到:
凝聚态里面的重整化理论，和量子场论里面的重整化还是有区别的。
【 在 eventhorizon (洒水车) 的大作中提到: 】
: 搞糊涂了吧？重整化得到的才是低能有效理论。标准模型需要重整化因为搞物理的认定
: 它是未知高能理论的低能有效理论，而且这种低能有效理论必须是重整化群的不动点。
: 这些不动点与高能小尺度物理无关，从高能理论出发，经过重整化群可以得到低能有效
: 理论，但是反过来，不存在能从低能到高能的普适理论。这在凝聚态物理里比比皆是。
: 场论需要用重整化来克服点粒子模型的缺陷，不用点粒子不就不需要这么干了。
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Gravitino (Gravitino) 于 (Mon Jan 21 02:24:18 2008) 提到:
太黑的意思是可以用重整群把低能观测的值推到高能来算物理量.
如果知道Fundmental Theory的话,就像你所说的,问题是不知道的情况下.
【 在 eventhorizon (洒水车) 的大作中提到: 】
: 搞糊涂了吧？重整化得到的才是低能有效理论。标准模型需要重整化因为搞物理的认定
: 它是未知高能理论的低能有效理论，而且这种低能有效理论必须是重整化群的不动点。
: 这些不动点与高能小尺度物理无关，从高能理论出发，经过重整化群可以得到低能有效
: 理论，但是反过来，不存在能从低能到高能的普适理论。这在凝聚态物理里比比皆是。
: 场论需要用重整化来克服点粒子模型的缺陷，不用点粒子不就不需要这么干了。
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eventhorizon (洒水车) 于 (Mon Jan 21 11:08:27 2008) 提到:
That's precisely where he is wrong. Renormalization is a technique to obtain
finite observable quantities from poorly defined QFT. The predictions at
high energies, such as the existence of quarks, have nothing to do with
renormalization. 'Renormalizable' in fact means that what happens at the cut
-off energy scale has nothing to do with the observable low energy effective
theory. That's why QFT is useful dispite its altra-violet divergence.
Now most high-energy physicists think renormalization as a technical advance
rather than a fundamental discovery. The only difference between condensed
matter theory and high-energy theory in terms of renormalization is an
apparent natural cut-off in the former.
【 在 Gravitino (Gravitino) 的大作中提到: 】
: 太黑的意思是可以用重整群把低能观测的值推到高能来算物理量.
: 如果知道Fundmental Theory的话,就像你所说的,问题是不知道的情况下.
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litaihei (李太黑) 于 (Mon Jan 21 20:21:14 2008) 提到:
你用凝聚态里面个重整化的概念，来理解量子场论，当然有所偏差。
【 在 eventhorizon (洒水车) 的大作中提到: 】
: That's precisely where he is wrong. Renormalization is a technique to
obtain
: finite observable quantities from poorly defined QFT. The predictions at
: high energies, such as the existence of quarks, have nothing to do with
: renormalization. 'Renormalizable' in fact means that what happens at the
cut
: -off energy scale has nothing to do with the observable low energy
effective
: theory. That's why QFT is useful dispite its altra-violet divergence.
: Now most high-energy physicists think renormalization as a technical
advance
: rather than a fundamental discovery. The only difference between
condensed
: matter theory and high-energy theory in terms of renormalization is an
: apparent natural cut-off in the former.
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echosong (来来去去) 于 (Mon Jan 21 20:25:03 2008) 提到:
Put it in your words: if "what happens at the cut
-off energy scale has nothing to do with the observable low energy
effective
theory" and this cut-off can be pushed to arbitrary high, one may proudly
say that he has found the fundamental theory.
【 在 eventhorizon (洒水车) 的大作中提到: 】
: That's precisely where he is wrong. Renormalization is a technique to
obtain
: finite observable quantities from poorly defined QFT. The predictions at
: high energies, such as the existence of quarks, have nothing to do with
: renormalization. 'Renormalizable' in fact means that what happens at the
cut
: -off energy scale has nothing to do with the observable low energy
effective
: theory. That's why QFT is useful dispite its altra-violet divergence.
: Now most high-energy physicists think renormalization as a technical
advance
: rather than a fundamental discovery. The only difference between
condensed
: matter theory and high-energy theory in terms of renormalization is an
: apparent natural cut-off in the former.
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litaihei (李太黑) 于 (Mon Jan 21 20:27:45 2008) 提到:
agree
【 在 echosong (来来去去) 的大作中提到: 】
: Put it in your words: if "what happens at the cut
: -off energy scale has nothing to do with the observable low energy
: effective
: theory" and this cut-off can be pushed to arbitrary high, one may proudly
: say that he has found the fundamental theory.
: obtain
: cut
: effective
: advance
: condensed
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firstbing (aaron) 于 (Mon Jan 21 21:20:30 2008) 提到:
如果有一种相互作用是经典的,那么我们可以用它同时来测量动量和位置, 那么
heisenberg uncertainty principle break down. So...
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TheMatrix (TheMatrix) 于 (Mon Jan 21 21:43:15 2008) 提到:
【 在 litaihei (李太黑) 的大作中提到: 】
: 量子电动力学，是描述带电粒子之间的相互作用的理论。这个理论里面，有一个参数，
: 就是电子和光子的相互作用的耦合常数。量子场论预言了这个耦合常数是随着能量的大
: 小而改变的。试验的精确测量，与量子场论的预言完全符合。
那一个理论可重整化，意思就是：
这个理论里面有一个或多个参数，连续可调，随着不同的能量，
相应调节这些参数，就得到该能量下使用的理论？
是这个意思吗？
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