通向量子引力的路,又宽了一点点( 三 )


沿着BPZ方程所搭建的梯子 , 许多传统微扰手段无法挖掘的宝藏 , 现在都可以用共形自举来挖掘 。在这些宝藏之中 , 有一个特殊的二维共形场与量子引力理论关系非常密切 , 它就是“刘维尔场(Liouville field)” 。
作为一个二维共形场 , 刘维尔场当然是个如假包换的量子场 。同时 , 刘维尔场的经典极限 , 又自然地给出爱因斯坦方程的二维版本 。所以 , 刘维尔场自身就是一个漂亮的二维量子引力理论 。不仅如此 , 刘维尔场还可以描述玻色弦在二维面内的激发 , 从而可视为弦理论所构建的量子引力模型中的一部分 。另外 , 透过Ads/CFT对偶关系 , 刘维尔场还是一个三维弯曲时空内的引力描述 。
上面一段话可能会让非理论物理专业的读者有些晕头转向 , 其实抛开所有专业术语来说 , 就是与量子引力理论相关的许多项研究中 , 都会闪现刘维尔场的身影 。所以我们凭感觉就会知道 , 这个刘维尔场必定与量子引力的关系非常密切 。要想了解量子引力的更多秘密 , 刘维尔场肯定是个极有价值的切入口 。
既然有共形自举这个利器在手 , 刘维尔场的求解似乎唾手可得 , 可是这里面还有一个难题阻碍着研究的进展 , 那就是BPZ阶梯起步的那个三点结构必须精确表述 , 同时还得满足一系列约束条件 。如果只是用路径积分和微扰方法来计算 , 就从源头上失去了“非微扰”的主旨 。然而这个结构常数的寻找 , 却颇费了一番力气 。直到20世纪90年代 , 才有两组研究者不约而同地给出了确定这个结构常数的公式 。这个公式被命名为DOZZ公式 , 代表两组研究者Dorn、Otto和Zamolodchikov、Zamolodchikov 。
这里没有笔误 , 后面两位确实都姓Zamolodchikov , 其中一位就是BPZ中的那个“Z” , 全名是Alexander Zamolodchikov , 另外一位是他的孪生兄弟Alexei Zamolodchikov 。顺便提一句 , BPZ那三位虽然姓氏不同 , 但名字都叫Alexander , 也是挺有意思的巧合 。
说回DOZZ公式 , 借助这个公式作为起点 , 研究者终于可以求解刘维尔场的关联函数 。但是这个DOZZ公式的来历 , 还是令人不够满意 。因为这个复杂的公式竟然不是被推导出来 , 而是被生生猜出来的 , 可谓继承了顶级物理学家的优良传统 。在1996年所发表的论文中 , 作者Zamolodchikov兄弟直接坦白地承认:
“需要强调的是 , 本节的论证与推导无关 。这些更像是某种动力 , 我们将提出的表达式作为一种猜测 , 在随后的章节里我们会尝试证实这种猜测 。这个猜测看起来十分自然 , 甚至可能被那些关注这个问题的人认为是显而易见的 。”
( “It should be stressed that the arguments of this section have nothing to do with a derivation. These are rather some motivations and we consider the expression proposed as a guesswhich we try to support in the subsequent sections. This guess appears quite natural and might even be thought obvious to those concerned with the problem.” )
如果不能从逻辑上严格推导出这个公式 , 就说明我们还没有真正理解它的意义 。即使它能在刘维尔场的具体计算上帮我们许多忙 , 但终究难以提供揭示物理世界本质的作用 。
于是 , 一些研究者又开始努力研究 , 试图弄明白DOZZ公式到底能从哪个角度推导出来 。这项任务的难度超出了许多人的预期 , 在DOZZ公式提出后的十多年里 , 一直没有明显的进展 。直到2014年之后的几年间 , 才陆续出现了几篇论文成果 。
这些近几年得到的DOZZ公式证明过程 , 都颇具跨界味道 , 使用了概率论方面的语言和工具 , 主要包括GMC(Gaussian Multiplicative Chaos , 高斯倍乘混沌)和GFF(Gaussian Free Field , 高斯自由场) 。