數學補習,補習社,dse數學,數學最強,太子補習社-撥動“宇宙的琴弦”——與國際弦理論大會主席、著名數學傢丘成桐等對話 |
新華社記者李斌、吳晶晶 在生命的最後３０年裡，愛因斯坦一直在尋找統一場論——一個能在單獨的包羅萬象的數學框架下描述自然界所有力的理論。 歷經４０年的發展後，越來越多的科學傢認為，弦理論（又名超弦理論）有望成為愛因斯坦苦苦尋找的這種理論。１９日上午，國際弦理論大會在北京開幕，來自各國的６００多位科學傢雲集北京，共同探討弦理論這一包羅萬象、有望“一統天下”的理論。 究竟什麼是弦理論？弦理論怎麼會認為時空是１１維的，而其中６維是“卷曲”的？這個理論和老百姓有什麼關系？如此前沿的會議為何會在北京召開？為揭開這些謎團，１９日下午，友誼賓館的咖啡廳裡，國際弦理論大會主席、著名數學傢丘成桐和美國加州大學洛杉磯分校教授、國際弦理論青年領軍人之一的劉克峰接受瞭新華社記者的獨傢專訪。 苦苦尋覓物理學的“聖杯” 記者（以下簡稱記）：什麼是弦理論？ 丘成桐（以下簡稱丘）：簡單地說，弦理論就是將“弦”看作是物質組成的最基本單元，所有的粒子如電子、光子、中微子和誇克都是弦的不同振動激發態。 劉克峰（以下簡稱劉）：大自然就這麼奇妙，就像小提琴或者其他什麼琴，幾根琴弦就能彈出許多無比美妙的樂曲。做弦理論研究，你也會感覺很奇妙，就像是在撥動著“宇宙的琴弦”。 記：提起相對論、量子理論，大傢都很熟悉。它們和弦理論是什麼關系？ 劉：量子理論可以解釋原子等小的粒子，但是它和相對論中間有一條很大的鴻溝，二者都無法解釋一些自相矛盾的現象。愛因斯坦後半生就是想彌補這條鴻溝，試圖尋找一個大統一理論，將引力等４種力統一起來，上到宇宙，下到粒子，都可以解釋。但是最終沒有實現。上午，諾貝爾獎得主格裡斯教授在報告中提出，弦理論可能就是大傢苦苦尋覓的物理學“聖杯”。 丘：弦理論是現在最有希望將自然界的基本粒子和引力等四種相互作用力統一起來的理論，它第一次將二十世紀的兩大基礎理論——廣義相對論和量子力學結合到一個數學上自洽的框架裡，有可能解決一些長期困擾物理學傢的世紀難題，如黑洞的本質、宇宙的起源等。弦理論的實驗證實，將從根本上改變人們對結構、空間和時間的認識。 “現在是激動人心的時代” 記：這些年，弦理論有什麼進展？ 丘：歷史已經證明，弦理論與數學的交融已經帶動瞭雙方革命性的進展，尤其是近年來弦理論、微分幾何、拓撲學、代數學、數論和代數幾何等數學主流學科的迅猛發展，把我們又一次帶到瞭令人激動的重大革命性突破的前夜。 劉（激動中略帶興奮）：近２０年數學菲爾茲獎得主的獲獎工作，有一半與量子場論、弦理論有關。無論你研究哪一個方向，總會在弦理論中找到用武之地。而弦理論學傢們也迫不及待地註視著數學中一點一滴的新進展，迅速理解並加以應用。這種交流激發瞭數學與物理學的無盡活力。我們有理由猜測：難道上帝是根據數學公式創造瞭世界？毫無疑問，數學是開啟大自然的鑰匙。 記：什麼叫突破性的前夜？ 劉：現在是弦理論發展史上激動人心的時代，總是有激動人心的事情發生。什麼都有可能：有可能明天就“統一”起來，也可能還要等一百年。 記：數學和弦理論有什麼關系？ 劉：近３０年來數學領域的革命性進展，許多都和理論物理尤其是超弦有關。不久前，龐加萊猜想被完全破解。其中，俄羅斯科學傢之所以將破解猜想的工作往前推進瞭一大步，也是受到弦理論的啟發，運用瞭一個超弦物理公式。 丘：交叉是很重要的。近代弦理論的發展已經成功將微分幾何、代數幾何、數論、拓撲學等領域部分地統一起來，數學由此收獲瞭豐富的果實。我相信，在物理面臨“大統一”時，擁有諸多分支的數學也將走向統一。 “霍金開始也反對” 問：在常人看來，時空是由三維空間和一維時間組成的。為什麼弦理論認為空間是10維甚至是11維，而６個維度是“卷曲”的？“卷曲”是什麼意思？ 丘：（他拿起一張紙，卷成紙筒）你看，在很遠的地方看它，是一個點，但實際上是一根線。我們已經證實，除非時空是10維的，否則整個量子場論是矛盾的。對人類來說，卷曲的6維空間是很小很小的，幾乎看不見。如果你變成一個原子，就會看到6維空間。這就像人類對黑洞的認識過程：５０多年前，人們不相信黑洞存在。但是現在，大多數人都相信。 問：霍金的研究和弦理論有關系嗎？ 丘：他開始反對弦理論。但是約10年前，當兩位科學傢用弦理論證明瞭一個物理公式以後，他開始承認和相信。他認為，在大爆炸之前不存在時間。當然，霍金提出的概念對不對，需要驗證。 問：弦理論迄今還是理論，沒有得到實驗的證實？ 丘：假如歐洲的大型對撞機能夠證實超對稱現象的存在，將是一個大的突破。那將是弦理論首次得到實驗證實。 “中國人不做，太可惜” 記：弦理論和老百姓有什麼關系？ 丘：能對社會產生什麼影響，現在不好說，但是五六十年後肯定會有。量子力學提出時，誰也沒有想到會影響這麼大，當時誰會想到原子彈？想到現在的人類可以“上天入地”？ 記：華人在弦理論中做瞭什麼工作？ 劉：從陳省身、楊振寧到丘成桐，華人數學傢和物理學傢在世界上一直擁有崇高的國際地位，而年輕一代的數學傢、物理學傢也正在這些領域發揮重要的領導作用。像丘先生和卡拉比提出的“卡拉比－丘成桐流形”，就是非常重要的工作，是大多數弦理論專傢必用的工具。 記：國內現在的實力如何？ 丘：看看這次會議就明白，能走上臺面的中國本土科學傢不多，至少比印度人少。像荷蘭這樣的小國傢，在這個領域還有３個“大傢”呢！弦理論是“眾妙之門”，但現在國內做的沒幾個。 中國人不能隔岸觀火。對整個宇宙和物質的構成，人類都有好奇心，中國人也應如此。我們不應該局限於一些小的課題，要敢於碰真正重要、基本的課題。要有宏觀看法，要有大的視野。希望有關部門和年輕科學傢能參與到這件事中來。 劉：弦理論在國外是主流學科。我不明白，為什麼國內極少有人做這方面的研究？國傢這麼大，又有這麼多傑出的華人數學傢和物理學傢，條件得天獨厚，我們現在不做，那就太可惜瞭。弦理論發展正處於半經典時期，有許多發現的可能。中國科學傢有機會，也應有信心在這方面做出開創性的工作，在這一當前最激動人心的領域裡占有最重要的一席。（完） |
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