统一、大爆炸与宇宙学常数

基础物理学的两大目标是:1) 统一所有力,纳入相对论和量子理论;2) 理解宇宙的起源和演化,并解释宇宙学常数之小。过去几十年中,为实现这些目标已做出多项努力,取得了一些成功和失败。目前我们拥有的统一所有力的最佳理论是超弦/M理论。然而,当前证据表明我们的宇宙是平坦且加速膨胀的。具有正宇宙学常数的宇宙将对弦理论产生严重影响,因为S矩阵无法良好定义,且超弦/M理论仅在平坦闵可夫斯基背景下表述。全息原理提供了一条出路,如AdS/CFT和dS/CFT对应所示,但它是否适用于我们非共形、非超对称的宇宙仍有待证明。除了在de Sitter背景下定义M理论的问题外,宇宙学常数为何如此之小仍然令人困惑,需要理解。“宇宙学常数问题”使物理学在重大发展方面陷入停滞,目前仍是最令人不安的问题。传统大爆炸宇宙学尚未对宇宙学常数的小值给出令人满意的解释。超弦/M理论在这一方向上的一次尝试由Ekpyrotic/循环模型给出。本综述的目的不是引入任何尚未已知的新概念,而是概述高能物理学的当前状况,强调一些成功和失败,并就应关注的领域提出一些建议,以解决其中一些悬而未决的问题。