背景和廣義相對論
我們描述自然或是物理系統(tǒng)的時候射富，需要選取一個背景哮翘，基準(zhǔn)或者說是參考系徐块。這個參考系并不強求要帶有物理意義未玻。比如我們可以選擇一個點狀的粒子作為背景。因為粒子本身不具有任何的結(jié)構(gòu)胡控，所以只需要一個參量t來描述變化扳剿。在這個背景下，任何其他的物理量也就是這個參量t的函數(shù)昼激，相應(yīng)的物理定律就應(yīng)該是描述這些物理量或者函數(shù)怎樣隨著這個參量t變化庇绽。這時，你可能恍然大悟橙困，這不就是經(jīng)典力學(xué)嗎瞧掺。經(jīng)典力學(xué)的基本問題就去軌跡問題，也就是粒子在四維時空的演化的問題凡傅。注意我們的參量t并不是時空中的時間辟狈，只不過是一個方便我們描述物理的自由參量。當(dāng)然大多時候為了方便夏跷，可以選擇這個參量就是時間哼转。很有意思的是，從這個角度出發(fā)槽华，經(jīng)典力學(xué)并不需要四維時空作為物理發(fā)生的背景壹蔓，反而四維時空變成了物理量隨著參數(shù)t變化。當(dāng)然這個系統(tǒng)也可以被量子化猫态。但是這個粒子背景太過于簡單佣蓉，以至于需要人為的而外加入其他參數(shù)來描述各種各樣的物理現(xiàn)象披摄。
我們可以考慮一個稍微復(fù)雜的背景，比如一維的弦勇凭。因為弦有長度疚膊，所以這時就需要2個參數(shù)a和t，和之前一樣任何其他的物理量可以是a和t的函數(shù)√紫瘢現(xiàn)在除了弦的軌跡問題酿联，我們還可以描述弦本身的振動了。所以可以用不同比率振動的弦來表示不同的粒子而不再需要額外外人為地輸入了夺巩。可以說一根弦等價于所有的粒子周崭，當(dāng)然弦論本身比這句話精巧很多柳譬。我們不能忘了作為背景的原則是，參數(shù)應(yīng)該是任意的续镇，不應(yīng)該具有特殊的物理意義的美澳。這是一個對于弦作為背景的理論或者弦論很強的一個限制。弦論還是溫柔的摸航，弦論背景是一個二維空間制跟，這就意味著我們可以選取一組參數(shù)適用于整個背景空間(這個還得意與弦論本身的conformal對稱性，不考慮邊界條件)酱虎。
要說背景雨膨，最最熟悉的還應(yīng)該四維的時空背景。希望通過之前的分析读串，你可以稍微覺得聊记，這個我們最熟悉的背景并不是什么特殊的東西。它還要準(zhǔn)守它作為背景的原則：參數(shù)(坐標(biāo))應(yīng)該是任意的恢暖，不應(yīng)該具有特殊的物理意義排监。廣義相對論稱這個為廣義協(xié)變性(covariance)。和之前弦論還有粒子背景不同的是杰捂，如果你想選擇一組坐標(biāo)適用于所有背景空間舆床，你就必須引入引力場。就是在你原有的系統(tǒng)上加入一個外力——引力嫁佳。另外的方案是挨队，在不同地點時間，適用不同的坐標(biāo)脱拼，這樣就不需要引力瞒瘸，但是代價是你要描述你的坐標(biāo)如果隨地點還有時間變化。所以最終的結(jié)果就是熄浓，當(dāng)你用四維時空作為背景的時候情臭，你不但要考慮其他物理量的動力學(xué)還有考慮時空背景本身的動力學(xué)省撑，這也是為什么有人說時空并不是背景而是實實在在的物理。這只不過是不同的角度罷了俯在。
