理論基礎(chǔ)物理科學(xué)前沿探究

1、1n基礎(chǔ)理論物理的研究內(nèi)容與前沿nFeynman重大”的判據(jù)n標準模型：原理檢驗 參數(shù)確定 性質(zhì)研究n超出標準模型的新物理理論物理學(xué)前沿問題2基礎(chǔ)理論物理的研究內(nèi)容物理學(xué)基本問題:物質(zhì)的最基本結(jié)構(gòu) 夸克、膠子、規(guī)范粒子、暗物質(zhì) 物質(zhì)的最基本描寫方法：場、波函數(shù)、弦、膜 物質(zhì)的最基本相互作用 強、弱電、引力、第五種力物理系統(tǒng)的最基本對稱性 時空對稱(Lorentz, PT)、規(guī)范對稱、超對稱3基礎(chǔ)理論物理的研究前沿粒子物理學(xué) 強子的夸克-膠子結(jié)構(gòu) 標準模型的性質(zhì)與檢驗 (色禁閉、Higgs) 新物理 (超對稱、超弦、高維、亞夸克結(jié)構(gòu))引力與宇宙學(xué) 引力的基本問題，引力輻射 暗物質(zhì)與暗能量，天文觀

2、測與宇宙參數(shù)的聯(lián)系量子力學(xué)基本問題 量子測量與量子糾纏，量子力學(xué)的完備性 量子信息的傳輸與處理 (量子通訊與量子計算)4If, in some cataclysm, all of scientific knowledge were to be destroyed, and only one sentence passed on to the next generations of creatures, what statement would contain the most information in the fewest words? I believe it is the atomic

3、 hypothesis (or the atomic fact, or whatever you wish to call it) that all things are made of atomslittle particles that move around in perpetual motion, attracting each other when they are a little distance apart, but repelling upon being squeezed into one another. In that one sentence, you will se

4、e, there is an enormous amount of information about the world, if just a little imagination and thinking are applied. 如果在某場災(zāi)難中，所有科學(xué)知識都被毀滅，只有一句話傳給下一代，什么話能用最少的幾個詞包含最多的信息？我相信是原子假說，即所有事物的組成都是原子-永恒運動中的微小粒子，在遠離時互相吸引、而擠到一起時相互排斥。用這樣一句話，你們將會看到，稍微加上一點想象與思考，就能得到關(guān)于物質(zhì)世界的大量信息。Feynmans Criteria of Importance5科學(xué) =結(jié)

5、果條件科學(xué)就是從條件預(yù)測結(jié)果從小步預(yù)測開始如果還來得及說第二句如果只能留下一句話：61. 1. 標準模型的標準模型的原理原理規(guī)范不變原理規(guī)范不變原理 規(guī)范相互作用與自相互作用的構(gòu)造規(guī)范相互作用與自相互作用的構(gòu)造HiggsHiggs機制：機制：質(zhì)量的產(chǎn)生質(zhì)量的產(chǎn)生等效原理：等效原理：引力的構(gòu)造引力的構(gòu)造 有自旋粒子的等效原理檢驗量子力學(xué)的測量假定量子力學(xué)的測量假定 如果能系統(tǒng)交代“后事”7規(guī)范不變性與廣義協(xié)變性規(guī)范不變性與廣義協(xié)變性1Abelian gauge theory: 4Invariant under AAFFAFA L1non-Abelian gauge theory: 4Invari

6、ant under aaaabcbaaaaaabcbccFAAgfA AFFAAgfA LGeneral covariance 1144gRLFFLgg FF 8規(guī)范場論作為“妥協(xié)讓步的”物理學(xué)理論物理學(xué)的第一步：對系統(tǒng)的盡量完備描述經(jīng)典物理: 位置，動量（可控量）量子力學(xué)：波函數(shù)（不完全可控量）規(guī)范場論：規(guī)范勢（完全不可控量）條件結(jié)果9可能的替代方案可能的替代方案只使用物理自由度只使用物理自由度 (0,j)+(j,0)(0,j)+(j,0)動力學(xué)質(zhì)量產(chǎn)生（動力學(xué)質(zhì)量產(chǎn)生（TechnicolorTechnicolor等等) ) 問題：非動力學(xué)變量的物理效應(yīng)問題：非動力學(xué)變量的物理效應(yīng)(庫侖力庫

7、侖力)10如果能系統(tǒng)交代“后事”2. 標準模型的參數(shù)作用強度（e, g, G） 質(zhì)量參數(shù) 混合參數(shù)113. 3. 標準模型的性質(zhì)與應(yīng)用標準模型的性質(zhì)與應(yīng)用Scale-dependence of gravityScale-dependence of gravityCosmologyCosmologyColor confinementColor confinementQCD phase transitionQCD phase transitionHadron parameters (needed for LHC)Hadron parameters (needed for LHC) Factoriz

8、ation formulae Parton distribution functions Fragmentation functions如果能系統(tǒng)交代“后事”12超出標準模型的新物理新的基本結(jié)構(gòu)新的基本結(jié)構(gòu) 亞夸克結(jié)構(gòu)，亞輕子結(jié)構(gòu)亞夸克結(jié)構(gòu)，亞輕子結(jié)構(gòu) 物質(zhì)的最基本描寫方法：弦理論、膜理論物質(zhì)的最基本描寫方法：弦理論、膜理論 等同地位的新粒子（超對稱粒子等）等同地位的新粒子（超對稱粒子等）新的基本相互作用新的基本相互作用 新的規(guī)范場，大統(tǒng)一理論，替代的引力理論新的規(guī)范場，大統(tǒng)一理論，替代的引力理論新的基本對稱性新的基本對稱性 CP/T，CPT破壞，破壞，Lorentz破壞、超對稱破壞、超對稱“

9、文偉之后，誰當(dāng)繼者？”孔明不答13u大學(xué)文化是優(yōu)秀大學(xué)的靈魂大學(xué)文化是優(yōu)秀大學(xué)的靈魂 u物理文化是大學(xué)文化的精髓物理文化是大學(xué)文化的精髓 u基礎(chǔ)理論物理是培養(yǎng)物理文化的關(guān)鍵基礎(chǔ)理論物理是培養(yǎng)物理文化的關(guān)鍵 清晰、務(wù)實、負責(zé)（主人翁）清晰、務(wù)實、負責(zé)（主人翁） 自然界對基礎(chǔ)理論物理沒有禁地與隱私自然界對基礎(chǔ)理論物理沒有禁地與隱私基礎(chǔ)理論物理對大學(xué)的作用基礎(chǔ)理論物理對大學(xué)的作用教育興亡，物理有責(zé)教育興亡，物理有責(zé)物理學(xué)應(yīng)成為思想家、教育家、社會領(lǐng)軍人的物理學(xué)應(yīng)成為思想家、教育家、社會領(lǐng)軍人的主要培育基地主要培育基地社會發(fā)展的社會發(fā)展的直接直接科技推動力科技推動力根本根本文化推動力文化推動力14l有所為、有所不為有所為、有所不為! !l擯棄自娛自樂的擯棄自娛自樂的“技術(shù)性技術(shù)性”理論理論 3030年來理論物理學(xué)的蛻化無益于物理文化的培年來理論物理學(xué)的蛻化無益于物理文化的培養(yǎng)養(yǎng)大學(xué)應(yīng)有的基礎(chǔ)物理隊伍規(guī)模大學(xué)應(yīng)有的基礎(chǔ)物理隊伍規(guī)模粒子物理與場論：粒子物理與場論：4-6人人(核子結(jié)構(gòu)、核子結(jié)構(gòu)、LHC物理物理)引力與宇宙學(xué)：引力與宇宙學(xué)：4-6人人(引力輻射、觀測宇宙學(xué)引力輻射、觀測宇宙學(xué))量子力學(xué)基本問題