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2023年狄拉克獎揭曉:美國四位物理學家獲獎,對弦理論作出貢獻

澎湃新聞記者 吳躍偉 實習生 孫雯雅 李瑞陽
2023-08-09 13:43
來源:澎湃新聞
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當地時間8月8日,2023年狄拉克獎揭曉。因對弦理論(string theory)的貢獻,美國四位物理學家榮獲這一獎項,其中兩人都來自美國斯坦福大學。

他們將被授予狄拉克獎章,頒獎典禮將于2024年舉行。

弦理論是基礎物理學的一個數學框架,旨在描述整個宇宙。

目前,已有多位狄拉克獎得主獲得了諾貝爾獎、菲爾茲獎或沃爾夫獎。

2023年狄拉克獎的四位獲獎者分別是:美國芝加哥大學恩里科·費米物理學杰出服務教授杰弗里·哈維(Jeffrey Harvey)、美國普林斯頓大學尤金·希金斯物理學教授和普林斯頓理論科學中心主任伊戈爾·克萊巴諾夫(Igor Klebanov)、美國斯坦福大學理查德·赫歇爾·韋蘭(Richard Herschel Weiland) 物理學教授斯蒂芬·申克(Stephen Shenker)、美國斯坦福大學費利克斯·布洛赫(Felix Bloch)理論物理學教授倫納德·蘇斯金德(Leonard Susskind)。

該獎項表彰了 “他們在微擾和非微擾弦理論和量子引力方面的開創性貢獻,特別是在與反?,F象、對偶性、黑洞和全息相關的方面”。

狄拉克獎旨在紀念20世紀最偉大的物理學家之一、英國理論物理學家,量子力學的奠基人之一保羅·狄拉克(P.A.M. Dirac)。該獎在每年狄拉克的生日(8月8日)時,由位于意大利里雅斯特的國際理論物理中心(ICTP)授予對理論物理學做出重大貢獻的科學家。狄拉克獎于1985年首次頒發。

什么是弦理論

弦理論將物質的“基本構建塊”重新想象為微小的振動“弦”來實現。就像小提琴弦的不同振動模式來產生不同的音符一樣,弦理論認為,“弦”的不同振動狀態會產生不同的基本粒子,如電子或中微子。

弦理論被認為是統一的物理學理論——結合了愛因斯坦的廣義相對論和量子力學——前者描述引力,后者描述物質的基本元素。

弦理論已被應用于黑洞、早期宇宙和凝聚態物質等的研究中。由于其復雜而嚴格的表述,它使純數學取得了重要發展。

國際理論物理中心主任Atish Dabholkar表示,弦理論是一個正在構建的理論,其目標是為時空提供量子描述,弦理論為實現這一目標提供了數學框架。此外,弦理論為黑洞的量子方面提供了重要的見解。

中國科學院官網發布的《弦理論:熱鬧而孤獨的旅行》一文介紹,“弦理論的一個基本觀點就是自然界的基本單元不是像電子、光子、中微子和夸克等等這樣的粒子,這些看起來像粒子的東西實際上都是很小很小的弦的閉合圈(稱為閉合弦或閉弦),閉弦的不同振動和運動就給出這些不同的基本粒子。因此弦理論從一些非?;竞秃唵蔚膯卧湍艿玫接钪娴臒o窮變化和復雜性。在弦理論中,人們自然地可以得到規范對稱性、超對稱性和引力,而這些原理在原有的標準模型中或者是強加進去的或者是與量子理論相沖突的,在弦理論中它們都協和地統一起來了,并且是彼此需要、獨一無二的。”

四位獲獎者的貢獻

杰弗里·哈維1981年在美國加州理工學院獲得博士學位,并在普林斯頓大學從事博士后研究,并成為教職人員,于1989年轉到芝加哥大學任職。 他還當選為美國藝術與科學學院院士、美國物理學會會士、美國國家科學院院士。他是美國普林斯頓高等研究院的前董事。

美國芝加哥大學恩里科·費米物理學杰出服務教授杰弗里·哈維(Jeffrey Harvey)。

杰弗里·哈維與人聯合開創了異質弦理論,可以納入粒子物理學標準模型的大統一理論。他開創了孤子和膜的研究,在發現和理解對偶對稱性方面發揮了至關重要的作用。他與合作者關于異常流入的工作在凝聚態物理中找到了重要的應用。

伊戈爾·克萊巴諾夫在美國普林斯頓大學獲得理論高能物理學博士學位,隨后在斯坦福線性加速器中心進行博士后研究。他是美國藝術與科學院院士、美國國家科學院院士。他還獲得過羅馬第一大學(羅馬大學,Sapienza University of Rome)2014年頒發的托馬索尼(Tomassoni)獎。該獎項旨在表彰和鼓勵物理學領域的杰出成就。

美國普林斯頓大學尤金·希金斯物理學教授和普林斯頓理論科學中心主任伊戈爾·克萊巴諾夫(Igor Klebanov)。

在普林斯頓大學相關網頁上,伊戈爾·克萊巴諾夫對其進行的研究描述稱,“自1996年以來,我的大部分工作都集中在四個和三個時空維度的量子場論與包括引力在內的更高維度理論之間的精確關系”。

在一篇奠基性論文中,伊戈爾·克萊巴諾夫與合著者為全息AdS/CFT對應關系編制了精確的字典。他與合作者構建了約束規規理論的全息引力對偶實例,這些實例在模型構建方面有很多應用。

中國科學院大學物理科學學院教授田雨在其一份學術報告的摘要中介紹,上世紀90年代末AdS/CFT對應關系的發現,揭示了引力的所謂全息性質(holography)。

中國科學院院士、中科院理論物理所研究員蔡榮根在《全息的宇宙》一文中介紹,“所謂全息,即全部信息,本意是指在二維照片底版上記錄了三維物體的全部信息?!薄八^引力的全息性質,是指一個引力體系其有效自由度正比于其體系表面,就好像分布在其表面上一樣。如果這樣,我們的宇宙就是一張全息圖,其自由度(所有性質,包括動力學過程)完全可以在一個全息屏上描述?!?/p>

斯蒂芬·申克在美國康奈爾大學獲得博士學位,在芝加哥大學等地進行博士后研究。1998年至2008年,他擔任斯坦福理論物理研究所所長。2010年,他獲得了美國物理學會頒發的Lars Onsager獎。他是美國藝術與科學院院士、美國國家科學院院士。

美國斯坦福大學理查德·赫歇爾·韋蘭(Richard Herschel Weiland)物理學教授斯蒂芬·申克(Stephen Shenker)。

斯蒂芬·申克與合作者通過提供描述S矩陣的限制過程,開發了M理論和弦理論的第一個非微擾公式。他的其他影響力的貢獻包括晶格規范理論的相結構分析、酉二維共形場論的分類、超弦理論的協變公式、非低維弦理論的微擾表述,以及混沌與黑洞之間的新穎聯系。

倫納德·蘇斯金德被廣泛認為是弦理論的創始人之一。他在美國康奈爾大學獲得博士學位。1997年,因“對強子弦模型、晶格規范理論、量子色動力學和動力學對稱性破缺的開創性貢獻”,他被授予櫻井獎(J. J. Sakurai Prize,全稱“櫻井純理論粒子物理學獎”)。他是美國國家科學院院士、美國藝術與科學院院士。

美國斯坦福大學費利克斯·布洛赫(Felix Bloch)理論物理學教授倫納德·蘇斯金德被廣泛認為是弦理論的創始人之一。

蘇斯金德是最早認識到可以用弦來解釋對偶模型的人之一。他的其他有影響力的貢獻包括他在哈密頓晶格規范理論、重子發生和技術色、全息術以及復雜性理論與黑洞之間的聯系方面的工作。

    責任編輯:沈關哲
    圖片編輯:陳飛燕
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