量子重力

總 序 激發出半個愛因斯坦 高希均 2

導 讀 有理數之回歸 丘宏義 10

量子重力理論說空間與時間都有最小的單位。

在某種意義上，我們又回到公元前五世紀的有理數宇宙觀。

前 言 探尋量子重力 46
　　相對論與量子論僅是革命的第一步，要完成這場革命，我們必須找到聯繫相對論及量子論的單一理論。

第 一 部 出發點 65

• 第 一 章 宇宙之外，空無一物 66
• 按照定義，宇宙是所有的一切，不可能有東西在宇宙之外。而且在宇宙之前，也不能有任何使宇宙存在的東西。

• 第 二 章 在未來，我們將知道得更多 80
• 十億年後地球上的觀測者可以看到我們能看到的所有物體，而且他們能看到更多，因為他們可以看得更遠。

• 第 三 章 許多觀測者，世界不太多 89
• 我們必須承認，每位觀測者所看到宇宙都不完整，而且不同的觀測者可以獲得不同的資訊。

• 第 四 章 宇宙由過程組成，而非物體 112
• 世界上並不真的有這兩類東西：物體與過程。相對上來說，只有快與慢的過程。而對過程唯一恰當的解釋就是說故事。

第 二 部 我們學到了什麼 137

• 第 五 章 黑洞及隱區 138
• 我們無法收到隱區的任何資訊，所有觀測者都有自己的隱區。
• 這些隱區包括了宇宙中所有黑洞的內部，可能還有其他。

• 第 六 章 加速度與熱 149
• 昂魯預測，加速中的觀測者會看到自己受到熱光子氣包圍，光子氣的溫度與他們的加速度成正比。

• 第 七 章 黑洞是熱的 164
• 霍金說，黑洞外的觀測者可以測到黑洞的溫度並非絕對零度。
• 若以蒲郎克單位表達，黑洞的溫度與它的質量成反比。

• 第 八 章 面積與資訊 173
• 陷入隱區中的資訊無法被外部的觀測者看到。
• 令人驚奇的是，陷入其中的資訊與該區域的面積成正比。

• 第 九 章 如何計算空間 188
• 空間由離散的微粒組成，每一微粒帶有非常小的單位體積。我們預測，空間的體積應該是量子化的。

• 第 十 章 扭結、鏈環及扭折 214
• 空間的點已沒有原來固有的意義了。量子重力會約化為迴圈的扭結、鏈環及扭折的理論。

• 第十一章 空間的弦外之音 241
• 弦是在空間中畫出的迴圈，不由物體組成。
• 弦只有一種，而不同粒子可以假設為迴圈的不同振動模式。

第 三 部 最新疆域 269

• 第十二章 全像原理 270
• 黑洞熱力學、迴圈量子重力及弦論，所顯露的量子時空，似乎有相當不同的形象。全像原理可能把這三個形象聯合起來。

• 第十三章 如何編織一條弦 283
• 弦論及迴圈量子重力在量子黑洞上都提供了正確的答案，這兩條途徑可能顯露出同一理論的不同面相。

• 第十四章 誰來選擇自然界的定律？ 303
• 如果宇宙學要脫穎而出，成為一門真正的科學，一定要避免用宇宙外的力量做為解釋。

結 語 可能的未來 320
　　我想在結束本書時，做一些預測，關於量子重力的問題最終將如何解決。

延伸閱讀 327