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第一屆“國際基礎(chǔ)科學大會”—“理論物理之夜”專場沙龍活動在北京成功舉辦
文章來源:理論室  2023-07-20
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  2023年7月18日,第一屆“國際基礎(chǔ)科學大會”—“理論物理之夜”專場沙龍活動在北京雁棲湖應(yīng)用數(shù)學研究院成功舉辦。此活動由中國科學院高能物理研究所和中國高等科學技術(shù)中心具體承辦。國際著名數(shù)學家、清華大學講席教授丘成桐先生和中國科學院高能物理研究所所長王貽芳院士出席并致辭。本次活動邀請到諾貝爾物理學獎獲得者、美國國家科學院院院士戴維·格羅斯(David Gross)教授做專題報告,同時邀請了多位來自世界各地的優(yōu)秀學者發(fā)言。來自哈佛大學、京都大學、加州大學、蘇黎世大學、清華大學、北京大學、中國科學院大學、中國科學院理論物理研究所、中國科學院物理研究所、中國科學院高能物理研究所等單位的400余位國內(nèi)外著名理論物理學家、青年科學家及優(yōu)秀研究生參加。 

  第一屆“國際基礎(chǔ)科學大會”于2023年7月16日在人民大會堂舉行開幕式和頒獎典禮,隨后將在北京雁棲湖應(yīng)用數(shù)學研究院召開為期近兩周的學術(shù)研討,主題為“聚焦基礎(chǔ)科學,引領(lǐng)人類未來”,重點圍繞數(shù)學、理論物理、理論計算機與信息科學三大基礎(chǔ)科學領(lǐng)域展開學術(shù)研討和交流?!袄碚撐锢碇埂弊鳛榇髸渲幸粋€專場沙龍活動,旨在為參會的國內(nèi)外理論物理學家和青年學者提供一個集自由發(fā)言、節(jié)目表演和晚餐美食于一體的奇妙氛圍,大家共同度過一個輕松、愉快且充滿理論物理學“頭腦風暴”的夜晚。 

  王貽芳院士首先致開幕辭,他將理論物理學家和實驗物理學家之間的互動形象地比作“消費者”和“供應(yīng)者”之間的關(guān)系:一方面,實驗需要來自理論的提示或指引,并證實或證偽理論預(yù)言;另一方面,理論需要來自實驗的新發(fā)現(xiàn)的刺激和新數(shù)據(jù)的啟發(fā),從而找到正確的發(fā)展方向,建立新理論。兩者互為“供應(yīng)者”,也互為“消費者”。David Gross教授對此深感贊同。 

  丘成桐先生在致辭中強調(diào)了基礎(chǔ)科學大會的主要目的是為數(shù)學家、物理學家和計算機科學家提供充分交流的平臺,聚力推動基礎(chǔ)科學的發(fā)展。丘先生回顧到,在基礎(chǔ)科學發(fā)展的歷史過程中,數(shù)學與理論物理之間的關(guān)聯(lián)密不可分、相互影響與促進。他指出,理論物理學家的直覺對數(shù)學家解決難題具有很強的啟發(fā)性甚至可能成為指導(dǎo)性原則,例如規(guī)范場理論與微分幾何。雖然數(shù)學家創(chuàng)造了研究規(guī)范場理論所需的數(shù)學工具,但并沒有意識到其物理上的重要性。最后,丘先生希望在不久的將來能有許多重大科學問題在北京被解決,期待理論物理學家和數(shù)學家的重要想法最終被實驗物理學家所證實。 

  2004年諾貝爾物理學獎得主、美國物理學會前主席David Gross教授作題為《基礎(chǔ)物理前沿》的專題報告,他講述了物理學家在理解物質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)和自然界基本規(guī)律方面已取得的巨大成就和當前所面臨的重大問題。報告按照從宇觀極大尺度到微觀極小尺度的順序逐步展開,內(nèi)容涵蓋了宇宙起源、黑洞本質(zhì)、基本粒子以及量子引力等。 

  在宇觀尺度上,雖然我們已經(jīng)發(fā)展出與觀測相符的宇宙學標準模型,但是對于宇宙的最初起源和終極命運、暗物質(zhì)和暗能量的本質(zhì)仍然沒有清晰的線索。在宏觀尺度上,已觀測到星系中心的超大質(zhì)量黑洞和雙黑洞系統(tǒng)產(chǎn)生的引力波信號的確鑿證據(jù),而對黑洞的本質(zhì)和黑洞信息丟失問題的解釋還需要更深層次的物理圖像。在原子尺度上,我們能夠在量子層面上操控原子態(tài),并以此為基礎(chǔ)可以建造具有強大算力的量子計算機。 

  當前面臨的問題和挑戰(zhàn)是產(chǎn)生和發(fā)現(xiàn)新型物態(tài)。在亞核子尺度上,粒子物理標準模型告訴我們所有基本相互作用都是電磁力的簡單推廣,包括描述強相互作用的量子色動力學。實驗上,我們必須要繼續(xù)往更小的尺度推進,探索下一個基本的能量標度,這包括歐洲和中國提出的未來對撞機計劃。理論上,我們發(fā)現(xiàn)標準模型中不同類型的相互作用在普朗克能標附近的強度趨于相同,這似乎預(yù)示著在普朗克尺度上,包括引力在內(nèi)的所有相互作用都有可能在統(tǒng)一的理論框架中來描述。一個實現(xiàn)大統(tǒng)一的優(yōu)美理論框架是弦理論,它引入了包括額外維和規(guī)范-引力對偶在內(nèi)的許多深刻物理概念,顛覆了人們對黑洞本質(zhì)和標準模型中參數(shù)來源的理解。最后,經(jīng)典時空和引力的本質(zhì)是什么?它們是否會從更基本的物理描述中涌現(xiàn)出來? 

  在探究這些問題的過程中,人們可能會問是否要一直這樣探索下去?對于這個問題的答案,David Gross提出了三個猜測。也許我們最終能夠構(gòu)建出所謂的終極理論。但我們知道的越多,就會發(fā)現(xiàn)還有更多不知道的東西,然而人類的智慧會隨著認知邊界的擴展而不斷增加。也許我們并不足夠聰明得以持續(xù)前進,畢竟人類的思維能力可能存在上限。目前來看,物理研究所依賴的語言數(shù)學并沒有表現(xiàn)出受到任何限制。希望我們不會失去繼續(xù)向前的意志和手段,因為人們的意愿和社會的支持都是至關(guān)重要的。 

  最后,David Gross引用著名數(shù)學家大衛(wèi)?希爾伯特的墓志銘作為結(jié)語:“我們必須知道,我們必將知道?!?o:p> 

  來自不同理論物理方向的科學家代表也出席了會議。 

  香港科技大學Henry Tye教授建議年輕人在從事物理研究時要追尋他們的熱情所在,享受研究的過程,并尋找其中的樂趣。此外,他還強調(diào)了拓寬眼界的重要性,因為隨著時代的迅速變化,我們很難預(yù)測十年或二十年后哪些方向?qū)⒆兊弥匾?o:p> 

  韓國高等研究院的Kimyeong Lee教授特別強調(diào)了理論物理的職責,即探索大自然的理論。他認為這不僅僅是一份工作,更是一種生活方式,在不斷探尋和理解的過程中去感受數(shù)學邏輯的強大力量。 

  美國加州大學戴維斯分校Mukund Rangamani教授則強調(diào)了與他人交流的重要性,并鼓勵人們擁抱直覺、學會質(zhì)疑。他認為這些因素對于原創(chuàng)性工作至關(guān)重要。 

  日本京都大學Tadashi Takayanagi教授對解決黑洞信息丟失問題的最新嘗試給予了肯定。他還特別強調(diào)了學科交叉的重要性,并提到他在全息糾纏熵方面的開創(chuàng)性工作正是來自于與凝聚態(tài)物理領(lǐng)域同行Ryu的密切討論。 

  英國布里斯托爾大學的Michael Berry教授因發(fā)現(xiàn)Berry相位而聞名。他分享了自己對科學理論的真實性問題進行的深入思考。通過淺顯易懂的例子,他向觀眾展示了對一個問題的探索日益深入,會在不同層次上給出的不同答案,這從另一個角度回答了科學探索是否會一直持續(xù)下去的問題。 

  上海交通大學的何紅建教授強調(diào)了 David Gross 教授對量子色動力學(QCD)的討論極具啟發(fā)性。QCD作為完美的非阿貝爾規(guī)范理論是標準模型中最優(yōu)美的一部分,它與廣義相對論(GR)存在深刻的對偶關(guān)系: GR=(QCD)2。 這一關(guān)系揭示了兩種看似全然不同的基本相互作用力(強力和引力)密切結(jié)合與統(tǒng)一的新方向,成為近年來散射振幅領(lǐng)域極其重要的前沿方向。他還熱情鼓勵有志從事理論物理的學生們既要重視數(shù)學的學習與修養(yǎng),也要同時關(guān)注實驗與觀測。 

  歐洲核子研究中心和英國倫敦國王學院的John Ellis教授以“統(tǒng)一”作為他的發(fā)言主題。他不僅談到了物理學中不同類型的相互作用的統(tǒng)一,還包括了本次大會中數(shù)學、物理和計算機科學等不同學科之間的對話交流,以及國際合作在基礎(chǔ)科學研究中的重要性。他希望人們能繼續(xù)推進“統(tǒng)一”在未來科學研究中所發(fā)揮的作用。 

  年輕的科學家代表包括英國愛丁堡大學的Mao Zeng、加拿大圓周理論物理研究所的Liujun Zou、美國波士頓學院的Xiao Chen、美國俄亥俄州立大學的Brian Skinner、美國加州大學伯克利分校的Erik E. Aldape、瑞士蘇黎世大學的Glenn Wagner、西班牙材料物理中心的Mikhail Otrokov、清華大學的Chi-Ming Chang。他們分享了對于研究課題的選擇、如何做出杰出的研究工作、如何克服困難等問題的見解,并且還講述了自己有趣的研究經(jīng)歷。 

  最后,來自各個高校的青年學者代表也進行了簡短的發(fā)言,分享了他們對理論物理學的理解、所面臨的困難以及對學弟學妹的鼓勵和期待。 

  沙龍活動期間還安排了中國功夫、鋼琴演奏、中國舞等文藝演出,最后以高能所極具特色的《JUNO2022星空與浪漫》節(jié)目圓滿結(jié)束。 

  本次沙龍活動在全網(wǎng)多平臺直播,獲得中國日報、科技日報、光明網(wǎng)、中青網(wǎng)、中國網(wǎng)、中國教育電視臺、中國科協(xié)、全國青聯(lián)、北京廣播電視臺、北京日報、四川日報、新華日報、北京青年報、科學網(wǎng)、鳳凰網(wǎng)、中國科普博覽、中國科普網(wǎng)、科學出版社、新浪科技、搜狐、財經(jīng)網(wǎng)、一點資訊、快手、未來科學大獎、大灣區(qū)科學論壇、返樸、高能所新媒體平臺等支持,受到356余萬觀眾關(guān)注,反響熱烈。 

王貽芳致辭

丘成桐致辭

David Gross教授做專題報告

節(jié)目現(xiàn)場

節(jié)目現(xiàn)場

《JUNO2022星空與浪漫》節(jié)目現(xiàn)場

大會現(xiàn)場


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