向着真理前进——戴维·格罗斯做客诺奖论坛侧记

  • 刘艳伟 (国科大记者团)
  • 创建于 2014-05-04
  • 335

2013年12月,2004年诺贝尔物理学奖获得者、美国加州大学圣巴巴拉分校物理学教授、卡弗里理论物理研究所所长戴维·格罗斯应邀至我校做了题为《The outlook of fundamental physics》的报告。报告会后,戴维·格罗斯、国科大常务副校长吴岳良、著名华人数学家丘成桐、清华大学副校长薛其坤、中科院高能所所长王贻芳与现场观众进行了交流讨论,赢得了在场观众们的热烈掌声。这次论坛也给国科大师生们留下了深刻的启迪。

最接近上帝的人

两千多年前,阿基米德说:“给我一个支点,我可以撬起整个地球。”这正是物理学的魅力,不可思议却又让人折服。在此次的诺奖论坛上,戴维·格罗斯充满激情地讲述了物理学的奥妙,带给了在场观众挥之不去的震撼。物理学家在通向真理的道路上不断前行,他们思考着上帝如何创造了世界,他们是最接近上帝的人。

戴维·格罗斯首先讲述了上世纪六七十年代提出的标准模型理论,该理论描述了电磁相互作用、弱相互作用和强相互作用这三种基本力及组成所有物质的基本粒子。四十余年来,无数科学家尝试去打破这个理论,但他们得出的近乎所有实验结果都符合该理论。戴维·格罗斯形容该理论“不可思议地成功”。而且标准模型所预测的最后一种粒子Higgs boson今年也被发现,因此物理学家弗朗索瓦·恩格勒特和彼得·希格斯获得了2013年诺贝尔物理学奖。

当然,标准模型也有不足之处,例如它并没有描述万有引力,而且任何理论都不是颠扑不破的。戴维·格罗斯本身的工作也帮助完善了粒子物理学标准模型。此外,戴维·格罗斯也讲解了量子场论、弦理论、超对称理论等基础物理学领域的重要成果。这些理论和成果让物理学家们热血沸腾,指引他们不懈地攀爬科学的高峰。而且也让在场所有人感慨——世界的本原是何等的神奇!而这些探索者又是何等的执着!

学科交叉推动科学发展

在论坛中,数学家丘成桐与物理学家戴维·格罗斯间轻松愉快的讨论交流不仅体现了二者深厚的友谊,也体现了物理和数学学科水乳交融的密切联系,比如物理学家和数学学家在弦理论领域的合作。

弦理论认为自然界的基本单元不是电子、光子、中微子和夸克等点状粒子,而是 “弦”,即所有的粒子都是弦的不同振动激发态。弦理论是现在最有希望将自然界的基本粒子和引力等四种相互作用力统一起来的理论,而且它第一次将广义相对论和量子力学结合到一个数学上自洽的框架里。

丘成桐指出弦理论的发展离不开物理学与数学两门学科的结合,而弦理论的发展在推动物理学科革命性变革的同时,也促进了数学的发展。三十年来,数学领域的革命性进展,许多都和理论物理尤其是超弦有关,而物理学家也密切地注视着弦理论、微分几何、拓扑学、代数学、数论和代数几何等数学主流学科的发展,以期解决物理学的难题,诸如黑洞的本质、宇宙的起源等。

丘成桐与戴维·格罗斯一致认为,物理学和数学的交叉融合对于二者乃至整个科学的发展功不可没,而对于其他学科,交叉融合都具有重大意义。

“至少我们在探索”

在报告中,戴维·格罗斯多次指出加强在10—100TEV能量范围内的研究非常重要。在场的观众也就此多次提问,“您预测在这个领域内会发现什么呢?”“如果该能量范围内最终证实没有新的粒子或者没有任何发现,您觉得这样的研究有必要吗?”

面对这些问题,戴维·格罗斯给出了相同的回答:“至少我们在探索”。戴维·格罗斯说他常常会听到人们关于基础研究意义的发问,他认为这些工作都是应该做,而且必须做的。他举了这样一个例子,当电发明时,没有人知道它是干什么用的,而时至今日,人类的生活已经离不开电了。

戴维·格罗斯也指出目前在基础物理学研究领域,关于超对称粒子能否被验证、暗物质是否能被检测到以及这些研究能否很好地指导未来的研究方向有着两种乐观和悲观的两种态度。“如果结果正如悲观的一方所想,那我们为什么要做呢?”戴维·格罗斯向在场观众这样发问道。同样用他的话可以回答,那就是“至少我们在探索”。即使失败了,人类也可以从失败中汲取教训,调整方向,一步步接近真理。

 

责任编辑:刘艳伟

相关链接