⭐“国际基础科学大会理论物理之夜”专场沙龙活动在京成功举办

　　2023年7月18日，国际基础科学大会——理论物理之夜专场沙龙活动在北京雁栖湖应用数学研究院成功举办。此次活动由中国科学院高能物理研究所和中国高等科学技术中心承办。国际著名数学家、清华大学讲席教授丘成桐先生和中国科学院高能物理研究所所长王贻芳院士出席并致辞。诺贝尔物理奖获得者、美国国家科学院院院士戴维·格罗斯(David Gross)教授做专题报告。来自哈佛大学、京都大学、加州大学、苏黎世大学、清华大学、北京大学、中国科学院大学、中国科学院理论物理研究所、中国科学院物理研究所、中国科学院高能物理研究所等单位的400余位国内外理论物理学家、青年科学家及优秀研究生参加。

　　王贻芳院士首先致开幕辞，他将理论物理学家和实验物理学家之间的互动形象地比作“消费者”和“供应商”之间的关系：一方面，实验需要来自理论的提示或指引，并证实或证伪理论预言；另一方面，理论需要来自实验的新发现的刺激和新数据的启发，从而找到正确的发展方向，建立新理论。两者互为“供应者”，也互为“消费者”。David Gross教授对此深感赞同。

　　丘成桐先生回顾到，在基础科学发展的历史过程中，数学与理论物理之间的关联密不可分、相互影响与促进。他指出，理论物理学家的直觉对数学家解决难题具有很强的启发性甚至可能成为指导性原则，例如规范场理论与微分几何。虽然数学家创造了研究规范场理论所需的数学工具，但并没有意识到其物理上的重要性。丘先生希望在不久的将来能有许多重大科学问题在北京被解决，期待理论物理学家和数学家的重要想法最终被实验物理学家所证实。

　　2004年诺贝尔物理学奖得主、美国物理学会前主席David Gross教授作题为《基础物理前沿》的专题报告，他讲述了物理学家在理解物质的基本结构和自然界基本规律方面已取得的巨大成就和当前所面临的重大问题。报告按照从宇观极大尺度到微观极小尺度的顺序逐步展开，内容涵盖了宇宙起源、黑洞本质、基本粒子以及量子引力等。

　　在宇观尺度上，虽然已经发展出与观测相符的宇宙学标准模型，但是对于宇宙的最初起源和终极命运、暗物质和暗能量的本质仍然没有清晰的线索。在宏观尺度上，已观测到星系中心的超大质量黑洞和双黑洞系统产生的引力波信号的确凿证据，而对黑洞的本质和黑洞信息丢失问题的解释还需要更深层次的物理图像。在原子尺度上，能够在量子层面上操控原子态，并以此为基础可以建造具有强大算力的量子计算机。

　　当前面临的问题和挑战是产生和发现新型物态。在亚核子尺度上，粒子物理标准模型说明，所有基本相互作用都是电磁力的简单推广，包括描述强相互作用的量子色动力学。实验上，必须要继续往更小的尺度推进，探索下一个基本的能量标度，这包括欧洲和中国提出的未来对撞机计划。理论上，发现标准模型中不同类型的相互作用在普朗克能标附近的强度趋于相同，这似乎预示着在普朗克尺度上，包括引力在内的所有相互作用都有可能在统一的理论框架中来描述。一个实现大统一的优美理论框架是弦理论，它引入了包括额外维和规范-引力对偶在内的许多深刻物理概念，颠覆了人们对黑洞本质和标准模型中参数来源的理解。最后，经典时空和引力的本质是什么？它们是否会从更基本的物理描述中涌现出来？

　　在探究这些问题的过程中，人们可能会问是否要一直这样探索下去？对于这个问题的答案，David Gross提出了三个猜测。也许最终能够构建出所谓的终极理论。但人类知道的越多，就会发现还有更多不知道的东西，人类的智慧也会随着认知边界的扩展而不断增加。或者，人类缺乏智慧而无法持续前进，毕竟人类的思维能力可能存在上限。目前来看，物理所依赖的数学语言并没有表现出受到任何限制。希望科学未来不会失去继续向前的意志和手段，因为人们的意愿和社会的支持都是至关重要的。

　　David Gross引用著名数学家大卫·希尔伯特的墓志铭作为结语：“我们必须知道，我们必将知道。”

　　香港科技大学Henry Tye教授建议年轻人在从事物理研究时要追寻他们的热情所在，享受研究的过程，并寻找其中的乐趣。此外，他还强调了拓宽眼界的重要性，因为随着时代的迅速变化，很难预测十年或二十年后哪些方向将变得重要。

　　韩国高等研究院的Kimyeong Lee教授特别强调了理论物理的职责，即探索大自然的理论。他认为这不仅仅是一份工作，更是一种生活方式，在不断探寻和理解的过程中去感受数学逻辑的强大力量。

　　美国加州大学戴维斯分校Mukund Rangamani教授则强调了与他人交流的重要性，并鼓励人们拥抱直觉、学会质疑。他认为这些因素对于原创性工作至关重要。

　　日本京都大学Tadashi Takayanagi教授对解决黑洞信息丢失问题的最新尝试给予了肯定。他还特别强调了学科交叉的重要性，并提到他在全息纠缠熵方面的开创性工作正是来自于与凝聚态物理领域同行Ryu的密切讨论。

　　英国布里斯托尔大学的Michael Berry教授因发现Berry相位而闻名。他分享了自己对科学理论的真实性问题进行的深入思考。通过浅显易懂的例子，他向观众展示了对一个问题的探索日益深入，会在不同层次上给出的不同答案，这从另一个角度回答了科学探索是否会一直持续下去的问题。

　　上海交通大学的何红建教授强调了 David Gross 教授对量子色动力学(QCD)的讨论极具启发性。QCD作为完美的非阿贝尔规范理论是标准模型中最优美的一部分，它与广义相对论(GR)存在深刻的对偶关系: GR=(QCD)2。 这一关系揭示了两种看似全然不同的基本相互作用力(强力和引力)密切结合与统一的新方向，成为近年来散射振幅领域极其重要的前沿方向。他还热情鼓励有志从事理论物理的学生们既要重视数学的学习与修养，也要同时关注实验与观测。

　　欧洲核子研究中心和英国伦敦国王学院的John Ellis教授以“统一”作为他的发言主题。他不仅谈到了物理学中不同类型的相互作用的统一，还包括了本次大会中数学、物理和计算机科学等不同学科之间的对话交流，以及国际合作在基础科学研究中的重要性。他希望人们能继续推进“统一”在未来科学研究中所发挥的作用。

　　英国爱丁堡大学的Mao Zeng、加拿大圆周理论物理研究所的Liujun Zou、美国波士顿学院的Xiao Chen、美国俄亥俄州立大学的Brian Skinner、美国加州大学伯克利分校的Erik E. Aldape、瑞士苏黎世大学的Glenn Wagner、西班牙材料物理中心的Mikhail Otrokov、清华大学的Chi-Ming Chang，分享了对于研究课题的选择、如何做出杰出的研究工作、如何克服困难等问题的见解，还讲述了自己有趣的研究经历。各个高校的青年学者代表分享了对理论物理学的理解、所面临的困难以及对学弟学妹的鼓励和期待。

　　首届国际基础科学大会于7月16日开幕，作为专场沙龙活动之一—理论物理之夜旨在为参会的国内外理论物理学家和青年学者提供轻松、愉快且充满理论物理学“头脑风暴”的夜晚。

发布时间：2023-07-20 20:00