镜像世界探秘14——到底什么是镜像对称和超对称?

本文基于如下发表的论文:“Mirror symmetry for new physics beyond the Standard Model in 4D spacetime”,发表在Symmetry, 15(7), 1415 (2023)。 较早期的探讨参见未发表的预印本:“Dark energy and spontaneous mirror symmetry breaking” 和 “Supersymmetric mirror models and dimensional evolution of spacetime”。下面我们尝试用较通俗的语言来讲述镜像世界理论(mirror matter theory)中最重要的概念–镜像对称(mirror symmetry)和对流行的概念超对称(supersymmetry)的重新理解。特别地,我们将揭示镜像对称的深刻的几何起源,以及镜像对称和超对称这种分立对称性是如何像正反粒子对称性(或时间反演对称性)一样扩展或联系我们已知的基本粒子体系。

LK-99 是否常压室温超导材料?

知乎问题:韩国研究人员声称发现常压室温超导材料,具体情况如何?可信度有多高?

最近热议的 LK-99 材料也许真的可能具有室温常压下的超导属性或超导相,至少也可能是一种新型的复杂多相的,值得进一步研究的新材料。从超导理论上来讲,他们提出了两个特别值得关注的要点:一个是此超导相可能是一个准一维结构;另一个是微小的晶格压缩可以产生巨大的内应力。这两点可能真是实现室温常压超导的必要条件。然而高温(二型)超导的物理机制并没有解决,传统的BCS理论并不适用。那么,新机制应该是什么样?

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今日物理天空中的乌云

知乎问题:「物理学的大厦已经落成,上面只有两朵乌云」是什么意思?

上世纪初开尔文(Kelvin)所提到的那两朵乌云(以太和能量均分问题)最终迎来了现代物理学的两个重要支柱理论–狭义相对论和量子论。更进一步地,爱因斯坦在其狭义相对论的基础上凭借他超人的智慧建立了仍然是我们目前已知的最好的时空和引力理论–广义相对论。而同样在狭义相对论的基础上,量子论经过70年的发展和许多天才物理学家的贡献也终于形成了我们今天所熟知的粒子物理量子场论的标准模型(Standard Model)。这两个若即若离的理论即广义相对论和标准模型虽难以统一在一个框架里,却以其惊人的相容度极为精细而深刻地描写着几乎全部基础物理和宇宙学,进而一起为我们的现代文明发挥着难以估量的作用。

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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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