理论基础物理科学前沿探究

1、1n基础理论物理的研究内容与前沿nFeynman重大”的判据n标准模型：原理检验 参数确定 性质研究n超出标准模型的新物理理论物理学前沿问题2基础理论物理的研究内容物理学基本问题:物质的最基本结构 夸克、胶子、规范粒子、暗物质 物质的最基本描写方法：场、波函数、弦、膜 物质的最基本相互作用 强、弱电、引力、第五种力物理系统的最基本对称性 时空对称(Lorentz, PT)、规范对称、超对称3基础理论物理的研究前沿粒子物理学 强子的夸克-胶子结构 标准模型的性质与检验 (色禁闭、Higgs) 新物理 (超对称、超弦、高维、亚夸克结构)引力与宇宙学 引力的基本问题，引力辐射 暗物质与暗能量，天文观

2、测与宇宙参数的联系量子力学基本问题 量子测量与量子纠缠，量子力学的完备性 量子信息的传输与处理 (量子通讯与量子计算)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. 如果在某场灾难中，所有科学知识都被毁灭，只有一句话传给下一代，什么话能用最少的几个词包含最多的信息？我相信是原子假说，即所有事物的组成都是原子-永恒运动中的微小粒子，在远离时互相吸引、而挤到一起时相互排斥。用这样一句话，你们将会看到，稍微加上一点想象与思考，就能得到关于物质世界的大量信息。Feynmans Criteria of Importance5科学 =结

5、果条件科学就是从条件预测结果从小步预测开始如果还来得及说第二句如果只能留下一句话：61. 1. 标准模型的标准模型的原理原理规范不变原理规范不变原理 规范相互作用与自相互作用的构造规范相互作用与自相互作用的构造HiggsHiggs机制：机制：质量的产生质量的产生等效原理：等效原理：引力的构造引力的构造 有自旋粒子的等效原理检验量子力学的测量假定量子力学的测量假定 如果能系统交代“后事”7规范不变性与广义协变性规范不变性与广义协变性1Abelian gauge theory: 4Invariant under AAFFAFA L1non-Abelian gauge theory: 4Invari

6、ant under aaaabcbaaaaaabcbccFAAgfA AFFAAgfA LGeneral covariance 1144gRLFFLgg FF 8规范场论作为“妥协让步的”物理学理论物理学的第一步：对系统的尽量完备描述经典物理: 位置，动量（可控量）量子力学：波函数（不完全可控量）规范场论：规范势（完全不可控量）条件结果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)动力学质量产生（动力学质量产生（TechnicolorTechnicolor等等) ) 问题：非动力学变量的物理效应问题：非动力学变量的物理效应(库仑力库

7、仑力)10如果能系统交代“后事”2. 标准模型的参数作用强度（e, g, G） 质量参数 混合参数113. 3. 标准模型的性质与应用标准模型的性质与应用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如果能系统交代“后事”12超出标准模型的新物理新的基本结构新的基本结构 亚夸克结构，亚轻子结构亚夸克结构，亚轻子结构 物质的最基本描写方法：弦理论、膜理论物质的最基本描写方法：弦理论、膜理论 等同地位的新粒子（超对称粒子等）等同地位的新粒子（超对称粒子等）新的基本相互作用新的基本相互作用 新的规范场，大统一理论，替代的引力理论新的规范场，大统一理论，替代的引力理论新的基本对称性新的基本对称性 CP/T，CPT破坏，破坏，Lorentz破坏、超对称破坏、超对称“

9、文伟之后，谁当继者？”孔明不答13u大学文化是优秀大学的灵魂大学文化是优秀大学的灵魂 u物理文化是大学文化的精髓物理文化是大学文化的精髓 u基础理论物理是培养物理文化的关键基础理论物理是培养物理文化的关键 清晰、务实、负责（主人翁）清晰、务实、负责（主人翁） 自然界对基础理论物理没有禁地与隐私自然界对基础理论物理没有禁地与隐私基础理论物理对大学的作用基础理论物理对大学的作用教育兴亡，物理有责教育兴亡，物理有责物理学应成为思想家、教育家、社会领军人的物理学应成为思想家、教育家、社会领军人的主要培育基地主要培育基地社会发展的社会发展的直接直接科技推动力科技推动力根本根本文化推动力文化推动力14l有所为、有所不为有所为、有所不为! !l摈弃自娱自乐的摈弃自娱自乐的“技术性技术性”理论理论 3030年来理论物理学的蜕化无益于物理文化的培年来理论物理学的蜕化无益于物理文化的培养养大学应有的基础物理队伍规模大学应有的基础物理队伍规模粒子物理与场论：粒子物理与场论：4-6人人(核子结构、核子结构、LHC物理物理)引力与宇宙学：引力与宇宙学：4-6人人(引力辐射、观测宇宙学引力辐射、观测宇宙学)量子力学基本问题