無冕之王！三名超引力理論發明者獲得基礎物理特別突破獎

上周，基礎物理突破獎(Breakthrough Prize)向塞爾吉奧·費拉拉(Sergio Ferrara)、丹尼爾·z·弗里德曼(Daniel Z. Freedman)和彼得·范尼文惠森(Peter van Nieuwenhuizen)頒發了300萬美元獎金，部分獎金由基礎物理獎項撥出。他們是超重力理論的發明者。在石溪大學的網站上，有一篇關於彼得獲獎反應的精彩採訪。

「突破獎」的設立是為了對諾貝爾獎進行補充，獎勵那些不可能獲得諾貝爾獎、但又對科學做出了重大貢獻的研究人員。只有理論物理學家的預測在後來的實驗中被觀察到的時候，諾貝爾獎才會頒發給這些物理學家。但許多理論家以他們的數學發明而聞名，其他理論家也會使用這些概念，並在這些概念的基礎上建立其他概念，而且它們本身也不能做出可測試的預測。突破獎的設立就是為了表彰這些理論家，雖然它也頒給了諾貝爾獎委員會不能，或者不承認的其他人(各種大型實驗合作，Jocelyn Bell Burnell)，但理論學家一直是這個物理學獎項的主要焦點。

「突破獎」網站將超重力描述為一種結合了重力和粒子物理學的理論。這有點誤導人：雖然該理論確實以「粒子物理學」的方式來研究重力，但與弦理論不同的是，它沒有結合量子力學和重力來解決那些著名的問題。(至少就我們所知。)

更確切地說，超重力是一種通過超對稱性將重力與粒子物理學的其他部分聯繫起來的理論。超對稱性是玻色子(如光子、引力子或希格斯粒子)和費米子(如電子或夸克粒子)之間的一種關係。在超對稱中，每種類型的玻色子都有一個費米子「伴侶」，反之亦然。在超重力中，重力本身也有一個夥伴，叫做引力子。超對稱性將粒子及其伴侶的性質聯繫在一起：它們必須具有相同的質量和電荷。所以在某種意義上，它可以統一不同類型的粒子，在同一套規則下對它們進行解釋。

在現實世界中，我們看不到質量和電荷相同的玻色子和費米子。如果引力子存在的話，那麼超對稱性就必須被「打破」，從而使它們具有高質量，也難以被發現。一些人希望大型強子對撞機能找到這些粒子，但現在看來它不會找得到了，所以目前沒有證據證實超重力理論。

相反，超重力理論的成功在於成為理解其他重力理論的工具。當這個理論在20世紀70年代被提出時，人們認為它是弦理論的對手。但相反，多年來，它一直設法指出弦理論忽略的方面，例如，它注意到弦理論不僅需要弦，還需要稱為「膜」的高維物體。現在，超重力理論被理解為廣義弦理論的一部分。

我們試圖為複雜的計算找到捷徑。我們從玩具模型中獲益良多：這些更簡單、不切實際的理論讓我們在將想法應用於現實世界之前可以先對其進行測試。超重力理論就是我們擁有的最好的玩具模型之一，這個理論使重力變得非常簡單，簡單得我們可以在研究中開始取得進展。現在，目前由研究人員正在LIGO(引力波望遠鏡)開發新的計算技術，但如果他們沒有事先研究超重力理論的話，他們就永遠不會發現這些技術。

Ferrara、Freedman和van Nieuwenhuizen提出的超重力理論，正是「突破獎」設立的初衷。超重力理論是一種有著深奧數學、豐富結構和廣適用性的理論。當然，這樣的理論不能保證能準確描述現實世界，不過可以肯定的是，有人會發現它很有用。

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！