目前威滕和龐學林已經找到了五種微擾弦理論之間的對偶關系,如果想要繼續尋找剩下的對偶關系,就要涉及到引力場方程中不同的解所詮釋的不同種類的宇宙空間。
這里面不管是計算量還是需要耗費的精力,都不一定比建立M理論小到哪里去。
龐學林既然不嫌麻煩,想繼續研究下去,威滕自然不會攔著。
接下來的一個月時間,威滕一直在撰寫M理論的論文,龐學林則繼續通過龐氏幾何,研究引力場方程不同情況下的解析解與量子場論之間的關系。
這種工作很枯燥,每天都需要代入不同的引力場方程解進行驗算,史瓦西度規、雷斯勒-諾斯特朗姆度規、克爾解、托布-NUT解,到弗里德曼-勒梅特-羅伯遜-沃爾克解、哥德爾宇宙、德西特宇宙、反德西特空間……
一個個驗證過去,計算量非常龐大。
時間一天天過去,龐學林始終沒有找到合適的對偶關系。
就在龐學林懷疑自己這種驗算方法是不是存在問題的時候,一個月后的某個晚上,龐學林將反德西特空間的解析解代入進去運算后,其反饋的結果很快引起了他的注意。
“咦,我好像發現了什么了不得的東西……”
龐學林的眼睛亮了起來。
根據他的計算結果,5維反德西特時空中的弦論(前面說的量子引力理論)跟4維時空中N=4超對稱楊-米爾斯理論存在對偶關系。
用數學式表達,即D=4,N=4,SU(Nc)楊-米爾斯理論和IIB型弦論在S5×S5的反德西特時空中對偶。
具體表現為:兩邊理論的對稱性都是PSU(2,2|4),其中包括SO(4,2)×SO(6),超共型不變,超龐加萊不變。
兩邊都有SL(2,Z)S-二元性,這可以說是對偶中的對偶。
在大N場論里,N對應的是5形式的RR流形,即:N=∫s^5F5。
楊-米爾斯理論中的耦合常數gym與弦耦合常數gs存在如下對應:gs=gym^2/π,λ=gym^2N=L^4/α'^4。
當λ>>1時,AdS的半徑遠大于弦長,引力可以經典計算,但場論的微擾計算失效。當λ<<1時,場論可以微擾計算,但弦論這邊的計算十分艱難。
……
花了整整一個晚上,龐學林不僅驗算了五維反德西特時空AdS5,還相繼驗證了三維反德西特時空AdS3,四維反德西特時空,七維反德西特時空,最后提出了如下猜想:
(d+1)維反德西特時空中的量子引力理論和d維時空中的共形場論(這個低維時空是(d+1)維AdS時空的邊界)存在對偶關系。
用更具體的語言表述,那就是如果有兩個世界,一個有五維的時空,物體之間有引力,另一個世界只有四維時空,物體之間沒有引力,一般情況下,大家都會認為這兩個世界絕對是完全不同的。但是龐學林現在卻發現,在一種特定的情況下,種種證據表明這兩個世界可以完全一樣。
龐學林不知道自己提出的猜想是否正確,但毫無疑問,這一猜想如果成立,那么它將代表人類理解弦理論和量子引力理論的重***。
由于它對于反德西特時空幾何特殊情況下的M理論提供了一個完整的定義,這些特定情況下的負能量使得時空以與宇宙不同的方式彎曲,對于這樣一個假想世界,物理學家可以描述所有能量發生的過程,理論上說,甚至還包括黑洞的形成與蒸發。
龐學林不知道的是,他所提出的這一猜想,正是后世大名鼎鼎的AdS/CFT對偶。