新物理的层展论与还原论

知乎问题:你倾向于层展论还是还原论,为什么?

层展(emergence)和还原(reduction)常常被看作科学研究中的两种(对立的)方法论或理念。层展(emergence)还是我刚刚知道的中文翻译,不过它明显比我以前知道的翻译“涌现”要好得多,当然意思也更丰富。特别是这个中文“层展”概念与我最近发展的一种超越标准模型(beyond the Standard Model)的新物理的观念尤其吻合:物理规律和内涵(比如,基本粒子及其相互作用)是通过时空维度相变的机制一步一步演化的

评张益唐现象

知乎问题:如何评价张益唐「如果在中国的大学,我就废了,根本无法取得现在的成就」这句话?

说起来张益唐还是我的北大校友学长。几年前第一次得知他在孪生素数猜想上的突破性贡献时,对于他的际遇有一种莫名的共鸣震动,也就是所谓的“于我心有戚戚焉”。他的例子对我未尝不是一种莫大的鼓励,对于几年后实现我自己的突破肯定有些影响。及至这两年多来的经历,我不免又生出了很多感概,遂成此文。

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我们该坚持研究自己的最爱吗?

知乎问题:在当前的科研环境下,你有信心长期从事基础科学研究和颠覆性科学研究吗?

长期坚持自己最喜欢的问题的科学研究对做学术的人特别是年轻人常常是一个既美好又危险的事情。如果个人所爱恰恰是符合主流研究规范的话,那么恭贺你,你会顺利成长为一个标准的主流科学家。如果你的研究所爱特别另类,那么也恭喜你,因为这可能是具有颠覆性的创新研究。然而你可能未必完全清楚你所面临的巨大风险。

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浅论学术自由

知乎问题:如何实现学术自由?

现今的学术自由(即使是在似乎最自由的美国),或者具体地说终身(tenure)制度,其实也只是一个保护所谓“成功者”或权威者的制度。这样的一种学术制度其实和威权统治社会里的政治制度是非常相似的。它非常适合精英统治下“集中力量做大事”的理念,在做大项目上效率非常高。然而,这样的土壤却让真正打破传统的新思想难以生根发芽。

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镜像世界探秘12——未来展望

作为一个新的研究方向,新镜像物质理论正需要极大的完善和发展。特别是它的数学基础和严格性还有待奠定,相关的数学技术和手段还需要扩展。近几十年来的理论物理前沿的进展,尤其是拓扑量子场论,弦论,量子引力等方面的工作还需要融入到新的理论框架下。最重要的,新理论所预言的中性强子振荡效应正迫切地需要进一步的实验验证,有针对性的天文观测和模拟也需要在新理论框架下全面展开。

下面我想对这几方面的数学家和科学家分别说几句话,权作抛砖引玉之用。

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超对称理论彻底失败了吗?

知乎问题:超对称理论彻底失败了吗

超对称(supersymmetry 或 SUSY)是在上世纪 70 年代为了在量子场论中引入费米子(fermions)和玻色子(bosons)之间的对称性而提出来的。特别是在 Coleman–Mandula 定理的发表后,超对称成为了非平庸地连接时空和其内廪空间对称性的一条途径。由于超对称的引入,物理模型通常会有更好的特性,特别是可重整性(renormalizable)。

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教育的目的和意义

知乎问题:

教育是人类社会的一个大课题。在我看来,人类有别于其他生物的两个最重要的活动就是教育和创新(Education and Innovation)。而这两项活动是紧密联系在一起的,也是保证人类社会持续的传承和发展的基本方式。

在我的一篇英文博文中(A dream world and society),我曾经就教育和创新在构建开放的理想社会理念里所起到的决定意义进行了较深入的讨论。这里我将对这一想法作进一步梳理并用我的母语中文来展现给大家。

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引力的本质和来源

知乎问题:引力的本质是什么它又是如何产生的

历史上人们对引力的理解经历了两次重大的飞跃。第一次是牛顿的万有引力定律,引力作为一个普适的物理规律被理解为作用于所有物体之间,特别是宇宙中无处不在的奇妙的天体之间。第二次是爱因斯坦从第一性原理出发创立了广义相对论,把引力重新理解为4维时空的几何现象。然而 Penrose 和 Hawking 在六、七十年代证明了广义相对论将不可避免地导致时空奇点(比如黑洞)的产生,预示着广义相对论在极端时空条件下的失效。

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镜像世界探秘11——CP和镜像对称破缺之谜与不可见粒子衰变的探测

量子场论里有一个著名的 CPT 定理,即洛伦兹协变的定域量子场论在电荷共轭 C(charge-conjugation)、宇称 P(parity)、和时间反演 T(time reversal)的共同变换下保持不变。杨振宁和李政道在1956年的论文以及吴健雄随后的 Co-60 的衰变实验首先预言和证实了弱作用里的宇称不守恒。不到十年后,在中性 K0 介子的衰变中又发现了 CP 也是不守恒的。根据 CPT 定理,这意味着时间反演 T 也是不守恒的。

最新的镜像物质理论(Mirror Matter Theory),特别是系列超对称镜像模型(supersymmetric mirror models)中,我们知道了一个更基本的分立对称性,即镜像对称(mirror symmetry)或时空流形的定向对称(orientation symmetry)。在一维时间流形下,镜像对称同时也是时间反演对称,并成为了宇宙涌现(emerge)的第一个对称性,紧接着它的破缺导致了时间箭头的诞生

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