超对称和环量子引力理论与粒子物理中的统一

在超对称理论中引入与自旋无关的超旋、超同位旋和各种超对称变换,从而统一描述玻色子和费米子.同时讨论了超对称和超弦中的各种相互作用及其它方面的统一,导出了环量子引力理论的4个定量结论,提出了可能存在从超弦到宇宙弦等不同尺度的泛弦.

极小质量物体的引力成功测得

据报道,来自英国、荷兰和意大利的科学家成功测量了质量极小物体的引力,为探索量子引力理论开辟了道路。理解量子引力有助科学家解开一些宇宙谜团,如宇宙如何开始,黑洞内部发生了什么,甚至可能为统一描述和揭示所有力的统一场论提供线索。相关论文发表于2024年2月23日出版的《科学进展》杂志上。

量子计算机首次成功模拟虫洞

美国研究人员首次利用量子计算机模拟出“全息虫洞”。相关研究2022年12月1日以封面文章形式发表于《自然》。这里的“全息”并非字面意义上的全息图像,而是一种简化的涉及量子力学和引力的相关物理问题的方法。因此,类似的模拟可以帮助人们理解如何将上述两个概念结合到量子引力理论中,后者可能是目前物理学中最棘手和最重要的问题。研究物质世界微观粒子运动规律的量子力学,与描述宏观物质间引力相互作用的广义相对论,在各自领域都取得了非凡的成功。但这两种基本理论并不相配,无法合二为一。这种矛盾在两种理论都适用的领域体现得尤为明显,比如黑洞内部和周围区域。

Brans-Dicke理论中的量子虫洞

本文在Brans-Dicke理论中,利用Hartle-Hawking的方法讨论了量子虫洞,导出了相应的Wheeler-De Witt方程,给出了虫洞波函数。

引力红移的麦克斯韦方程解

一般文献中都将引力红移解释为由于引力势的不同引起时钟时率变化,从而导致谱线频率的变化.但原子钟的频率极少受引力场的影响,从时率来解释红移就不能令人满意。本文认为引力红移是由于光子在引力场中运动时,光速发生变化而导致波长变化。文中从引力场中的电磁场方程出发,求解相应的波动方程,从而得到电磁波在引力场中波长变化的结果,从理论上更合理地解释了红移现象。这一解释同样符合实验观测的结果。

超弦理论的几个方向

简述目前超弦理论中比较受到研究者较多关注的几个方向,特别是超弦宇宙学以及观测宇宙学的最新进展对理论提出的挑战。

国际数学日,全世界和数学一起玩儿

2024年3月14日,国际数学联盟邀请全世界“游于数(Playing with Math)”,庆祝第五个国际数学日。南非约翰内斯堡的米德兰地区,人们玩起了“数学宾果”游戏。菲律宾的一所小学,准备了许多数学谜题……为了庆祝这一天,北京国际数学研究中心的7名青年数学家,分享了他们遇到的有趣的“数学瞬间”。孙鑫展示了一组艺术品,它们是“刘维尔量子引力理论”曲面样本被3D打印出来的造型,像张牙舞爪的小怪兽;文再文用两幅AI生成的“盲人爬山”漫画,解释广泛应用于机器学习和人工智能领域的“梯度下降算法”;刘毅借中国传统建筑的“藻井”装饰,比喻“群论”极致的对称美感。

气候、洋流、紊乱、理论

1 一个科学家小组一直在把钻孔打入格陵兰冰原深处,以期发现世界过去的气候记录。该记录是年际冰层之间形成的小空气泡。气泡中的空气含有两种不同氧的同位素。它们随温度而变化,因而有可能用图表示出数十年、百年或上千年以前的冷暖年份。 在过去几十年中,科学家们在南极和北极钻取冰核,从而获取了上一个冰川期的气候情况。结果发现气候变化很大,并在相对温暖期和相对凉爽期之间摇曳不定。 从格陵兰冰原中部采到的新冰核提供了一间冰期的详细记录。从2780m到2870m深处提取的冰核表明间冰期的气候在三种状态之间振荡,而不是人类有记载以来的一种状态。其中间的状态接近于我们现在的气候,其余两种是冷得多或热得多。

对《广义相对论的前提分析与修正——兼论狭义相对论引力动力学》一文的几点看法

本文对甘为军同志《广义相对论的前提分析与修正—兼论狭义相对论引力动力学》一文中提出的观点,就建立理论的必要性、物质的概念、马赫原理、惯性质量与引力质量及“(?)”型动量场等问题提出了自己的看法。甘为军同志的《广义相对论的前提分析与修正—兼论狭义相对论引力动力学》一文,对广义相对论的理论体系进行了分析,对广义相对论以之为基础的基本概念和原理的合理性进行了论证,提出了狭义相对论引力动力学的逻辑体系,希望把它作为广义相对论和量子引力理论的更可靠的基础。我在阅读了甘为军同志的文章后,在几个问题上有些不同的看法,与甘为军同志讨论,并请甘为军同志指正。

量子化时空

100多年前,绝大多数人和科学家认为物质是连续的.尽管自古以来一些哲学家和科学家曾经推测如果把物质分解到足够小的块,就会发现它们是由微小的原子组成.几乎没有人认为能够证实原子的存在.而今天我们已经得到了单个原子的图像,也研究了组成原子的粒子.物质的粒子性已经是过时的新闻了.

在真相与后真相之间——量子引力理论蕴含的时空观

随着20世纪以来基础物理学研究的不断深入,以超弦和圈量子引力为代表的量子引力研究已经进入普朗克标度,这意味着科学进入了后真相时代。真相时代以广义相对论和量子力学为代表的科学,结出了标准宇宙模型和粒子物理学标准模型等丰硕的果实,代表着关于时空与物质实证性认识的新高度。然而,随着量子引力理论的探索,真相时代所形成的关于时空与物质的观念受到了挑战,量子引力理论给出了更为本质的关于时空与物质的认识,而相互竞争的量子引力理论并存的状态又使得关于时空与物质的本质变得扑朔迷离,突显了后真相的意义。

引力全息及其相关天体的前沿理论研究

对引力的本质及其相关天体(黑洞、脉冲星等)的探索与解析是目前最前沿的科学之一.全息原理作为量子引力理论的重要原理是探索引力本质的关键.引力特性的实测在近年来得到了飞速的发展,其中最著名的是GW170817引力波事件,它将引力辐射与电磁辐射紧密地联系在一起,这样可以通过电磁辐射(如伽马暴)来检验诸多引力特性.

极小质量物体的引力成功测得

来自英国、荷兰和意大利的科学家成功测量了质量极小物体的引力,为探索量子引力理论开辟了道路。理解量子引力有助科学家解开一些宇宙谜团,如宇宙如何开始,黑洞内部发生了什么,甚至可能为统一描述和揭示所有力的统一场论提供线索。

推翻量子引力理论?

时至今日,把引力纳入量子理论框架的尝试都失败了,物理学家不得不探索另一条道路,让引力保留经典力学的性质,但这意味着需要对量子物理的基础进行反思。这篇来自《科学美国人》法国版的文章,报道了物理学家的最新尝试。

时间究竟是什么

物理学家们对于时间是什么有越来越多的争论．几十年来，他们试图将描述非常小的事物如何行事的量子力学理论与描述空间、时间和物质之间相互作用的广义相对论结合起来形成一个能描述整个宇宙的量子引力理论．加拿大佩里米特学院的理论物理学家斯莫林（L．Smolin）说：由于在广义相对论和量子理论中对于时间有迥异的概念，故如何在量子引力理论中协调时间的概念就成了一大难题．

量子时空与量子引力的研究

简要介绍了量子时空、圈量子引力,及它们与超弦中M-理论的接触、汇合上的国内外最新研究成果与动向.特别是公布了圈量子引力的时空量子化研究上,在空间体积与曲面面积的离散本征值谱,以及黑洞的熵的计算上取得的突破性创新成果.同时,对量子信息中的信息最小量子单位qubit的来源以及纠缠态的非定域性,用量子时空中激发出的曲面面积量子“1/2”给出的空间叠加态的自旋（零时）关联做出了新解释.

超弦与宇宙学

超弦理论从1960年代末到今天已经有30余年的发展历史了,其间经过了几个转折,如今弦论已成了最流行的量子引力理论.寻求一个量子引力理论,应该看作弦论在1970年代中期"复兴"的主要原因.当然,由于研究弦论的学者大多数是研究粒子物理出身的,所以他们同时也很重视弦论与其他相互作用的统一.在所有研究量子引力的理论中,弦论似乎是唯一可以用来统一所有相互作用的理论.