非量子化的引力之迷

万有引力是人类最早认识的一种相互作用。

早在1678年出版的被称为“自然科学圣经”的牛顿巨著《论自然哲学的数学原理》一书中，牛顿给出了万有引力的数学表达，并用此来解释地球绕太阳的运动以及潮汐现象。

1913年～1916年间。爱因斯坦基于物质的惯性质量与引力质量的等效性建立了广义相对论下的引力理论。该理论的内容包括在这两篇论文中，1913年发表的《广义相对论纲要与引力理论》和1916年的《广义相对论的基础》。

上述二文将“相对论”的思想由平移坐标系K推广至做加速度运动的参照系K，通过数学处理，爱因斯坦给出了一个描述引力的方程。它由两部分构成，方程的右边描述了场源(即质量)的密度性质。由于是描述引力场的场源，所以该项包括了万有引力常数G。

早在爱因斯坦建立广义相对论引力方程后不久，爱因斯坦就直觉地认识到这个方程的不足。他曾说：“(广义相对论引力方程)左边的项如同用大理石一样精美的雕刻，而方程右边如同技术。”

爱因斯坦

不愧为划时代的物理学家，正是他所担心的广义相对论引力方程的右边的一项在日后的岁月中成了阻碍引力量子化的最大难点。

1960年之后，物理学家开始尝试建立一个能包括所有相互作用的所谓“大统一理论”(英文简写为GUT理论)。到了1980年前后，随着温质格等人对弱相互作用的统一，更增强了物理学家追求GUT的信心。到了1985年之后，一个包含了电磁相互作用、弱相互作用和强相互作用的“标准模型”已初步建立，但是该理论模型尚不包含万有引力。此后的努力让物理学家失望，用量子场论的常规方法处理爱因斯坦的广义相对论引力方程出现了问题。问题出现在方程的右边一项即包含万有引力常数G的这一项，也就是爱因斯坦早年担心的右边的项。

当采用通常的量子场论的拉格朗日函数描述万有引力时，由于G中质量的量纲为负二次方，所以，采用积分时，这个积分是发散的。就是说积分为无穷大，表明在任何情况下，万有引力相互作用为无穷大，这显然与事实不符。

为了清除由质量带来的发散，理论物理学家们想了很多方法却均无结果。其中被认为合理的方法是将质量场清除。爱因斯坦的质能方程E＝mc

引力不可以用量子力学的语言描述，关键在于目前人类尚不知道这一相互作用由质量本身的什么物理性质决定的。因此，要真正认识引力，必须首先认识与“质量”这一概念相联系的物理学基本规律，即“质量”本身的来源是由什么物理规律决定的。