李淼

李淼

南方科技大学物理系教授
李淼,1962年出生,2013年加盟中山大学,创立中山大学天文与空间科学研究院并任院长。2019年11月加盟南方科技大学物理系。1982年毕业于北京大学天体物理专业,1984年在中国科技大学获理学硕士学位,1988年在该校获博士学位。1989年赴丹麦哥本哈根大学玻尔研究所学习,1990年获理学博士学位。1990年起先后在美Santa Barbara加州大学、布朗大学任研究助理、研究助理教授,1996年在芝加哥大学费米研究所任高级研究助理。1999年回国,任中国科学院理论物理研究所研究员、博士生导师。著有《超弦史话》《中的物理学》《给孩子讲量子力学》等。2013年,李淼“南下”,加盟中山大学,创立中山大学天文与空间科学研究院并任院长。也正是在这个阶段,他的科普方法论发生了一些变化,虽然这种变化不是颠覆性的,但是对于它后来的科普理念还是起到了非常巨大的作用。[1]
  • 中文名:李淼
  • 民族:
  • 出生地:
  • 毕业院校:北大,中科大,哥本哈根大学
  • 学位/学历:
  • 职业:
  • 专业方向:
  • 职务:
  • 学术代表作:
  • 主要成就:
  • 代表作品:《给孩子讲量子力学》
  • 国 籍:中国
  • 民 族:汉
  • 职 业:物理学家
  • 性 别:男
  • 级 别:国家基金委杰出青年基金获得者
  • 研究方向:宇宙学,弦论,高能物理

人物经历

1982年毕业于北京大学天体物理专业,1984年在中国科技大学获理学硕士学位,1988年在该校获博士学位。

1989年赴丹麦哥本哈根大学波尔研究所学习,1990年获理学博士学位。

1990年起先后在美Santa Barbara加州大学、布朗大学任研究助理、研究助理教授,1996年在芝加哥大学费米研究所任高级研究助理。

1999年回国,任中国科学院理论物理研究所研究员、博士生导师,曾任台湾大学客座教授、中国科学技术大学客座教授。International Journal of Modern Physics D编委,Modern Physics Letters A编委,中国科学G编委,Communications in Theoretical Physics编委。

1999年加盟中国科学院理论物理研究所,科学院百人计划(同年,为北京大学第一批11位教育部长江学者之一,未就职。

2000年获国家自然科学基金委杰出青年基金。

2017年获广东省特支计划杰出人才。

2014年,为《那些年我们一起信过的谣言》写了“科学不是鸡汤,但它更有价值”的推荐序言。

2015年10月,出版图书《想象另一种可能》,由海峡出版发行集团鹭江出版社出版。

2017年,《给孩子讲量子力学》获第13届文津图书奖。

主要工作

(1)暗能量

2012年,李淼等人利用观测宇宙观测数据指出我们的宇宙很可能终结于一场大撕裂,即为宇宙大撕裂理论。

李淼等人又建议用超颖材料模拟加速膨胀宇宙,并指出Casimir能量可能就是暗能量,至少是暗能量的一部分,前者可能用超颖材料来测量。如果他们的预言是正确的,将带来对暗能量理论的极大推动。

(2)微波背景辐射谱和暴涨宇宙

用时空测不准解释微波背景辐射谱和暴涨宇宙。李淼和他的学生研究了弦论中时空测不准带来的对微波背景辐射功率谱的影响,发现谱指数的跑动可以用非对易暴涨模型来解释,这方面的研究引起了很多同行的后续研究,前面已经提到了这些工作的影响。李淼最近还在考虑一个长弦驱动暴涨的模型,这个工作一旦完成可能会产生较大的影响。两位作者完成发表的3篇文章被他人引用了200余次.

(3)全息暗能量模型

李淼的全息暗能量模型是第一个可以用来拟合实验数据的基于全息原理的暗能量模型,文章发表以来受到广泛关注,许多国际和国内同行作了后续研究。作者及其合作者在这方面完成论文4篇,总引用次数已达3000余次。

(4)宇宙学矩阵模型

如何在随着时间变化的背景之下研究弦论一直是一个没有解决的重要问题。最近,一些特别背景下的矩阵模型被提了出来,李淼等人在这方面已经完成的3篇文章,引用次数90余次。

(5)弱引力猜想

弦论中原则上存在多少真空,弦论能不能实现甚至“预言”粒子物理标准模型以及其中的参数数值、一些宇宙学参数?这些问题是目前弦论的中心问题。为了对弦论的预言范围作出限制,最近Arni-Hamed等人提出弱引力猜测,在某种意义上,引力与任何其他规范长程力相比总是最弱的力。李淼等人的研究工作指出,将一个4维理论下降到低维,这个猜测很容易得到一些简单的证明。最近,他们将这个猜想推广到有正的宇宙学常数(暗能量)情形,并提出了一个新的猜想:一个标量场的耦合常数也会受到弱引力的限制。由于这些工作和弦论的唯象研究相关,可以预见,这个方向将成长为一个重要方向。

研究领域

超弦中的各种非微扰效应,包括量子黑洞;时空测不准关系与超弦中的第一原理;非对易几何在超弦中的实现。

工作成果

相继在Liouville理论中关联函数的计算,D-brane的边界态,黑洞的量子理论,时空测不准关系和超弦中的非对易几何等方面开展研究。在1984年试图统一包括引力在内的所有基本相互作用的弦理论兴起之初,他是国内最先投入这一领域的年青人之一。三十年来,在国际学术刊物上发表了100余篇学术论文,引用总数达7500余次。内容涉及天体、宇宙学、黑洞、引力、Berry Phase、相互作用、弦理论、M理论、超对称规范场及其对偶理论等等。

所获荣誉

李淼教授是国家基金委杰出青年基金获得者、中国科学院“百人计划”入选者、新世纪百千万人工程入选者。研究量子场论、超弦理论以及宇宙学。在超弦理论中的研究有一定的国际影响,特别是在两维刘维尔理论、D膜以及黑洞的量子物理等方面。最近致力于研究超弦中的黑洞物理、超弦宇宙学以及暗能量。获南方人物周刊2011年魅力人物奖。

个人语录

一回答关于希格斯波色子产生质量的疑问

我先给一个漫画式但通俗的解释,再给一个较严谨的解释。

漫画式的解释:希格斯场充满真空时,就像糖浆,所有感到糖浆粘度的粒子都跑不快了。希格斯场对应的那个粒子也会感到糖浆的粘度,也跑不快了。但这确实是一个漫画式的解释,因为糖浆是耗散的,就是说粒子在其中运动会损失能量的,这和牛顿力学中的粒子不同,牛顿粒子中的粒子满足牛顿第一定律,不会损失能量。

接着我给一个较严谨的解释。

希格斯场在某种意义上像光子场,不止一个。光子场就是电磁场,在空间中有取向,希格斯场在一种“内部空间”有取向。当电磁场不为零时,它的取向破坏了空间的转动不变性。当希格斯场不为零时,它在内部空间的取向破坏了一种对称性。

在标准模型中,一共有四个希格斯场。当希格斯场破坏对称性后,一个粒子在这个场中运动时,就会辐射和吸收这个场,就像带电粒子在电场中运动也会辐射和吸收电场。后者的结果是带电粒子在电场中加速,但希格斯场与电场毕竟不同,所以与希格斯场耦合的粒子辐射和吸收希格斯场的结果是变成有质量的。

光子和产生强作用的胶子仍然保持零质量,因为它们与希格斯不直接耦合,就像不带电的粒子在电场中也不会加速。

另外,在标准模型中,四个希格斯场都有对应的粒子,这些粒子中的三个被与希格斯场耦合的中间玻色子吃掉了,中间玻色子变重了。(更为技术的图像是,中间玻色子在吃掉希格斯场之前,每个粒子只有两个自由度,也像光子,有两个偏振。吃掉希格斯场后,每个粒子有三个自由度,这是有质量的矢量粒子的特征。)

三个希格斯粒子被吃掉后,剩下的是一个是有质量的希格斯粒子。

二回答物理学家如何分类

我同意将物理学家分成思想家和技工,但不同意思想家的技术显得一般,特别是拿玻尔做例子是不对的。玻尔后来关于量子论的文章特别是解释元素的文章显得公式少而文字多,因为这是当时量子论的特点。我读过玻尔关于毛细管实验和理论的博士论文,里面有的是解偏微分方程。当然,爱因斯坦不仅提出了爱因斯坦方程,也提供过一些严格解特别是引力波解,说明他的数学也是不得了的。当然,他们和牛顿不一样,没有在数学领域开辟出新的方向。

据我看,物理学家的分类可以有不同的思路。一种是根据其个性,分为:1、思想家,所有大物理学家都是如此,包括实验物理学家如法拉第。2、建筑师,这是指思想虽不那么深刻,但对物理学有广泛和系统贡献的,当代的例子有Steven Weinberg。过去的如Poincare。3、一件事大师,一辈子只做了一件 了不起的事,或一系列在一个方向的事,如提出黑洞熵的Bekenstein,获得诺奖的Kabayashi和Moskawa,还有可能获得诺奖的Higgs。4、一般科学工人。

另一种是根据其特点分类。1、物理直观,如法拉第,Heisenberg,Landau。2、数学洞察,如Dirac,杨振宁。3、两者兼备,如牛顿,爱因斯坦。

当然,还有根据其爱好,如有的人喜欢基本问题,有的人喜欢实际问题(如应用物理),有的人喜欢数学物理。

三幽灵子是什么玩意

Ghost,或鬼场、鬼子、幽灵子,其实并不存在。在对撞机中你不会撞出一个幽灵子。任何物体中也不存在幽灵子。

那么,粒子物理学家为什么要研究它?还为之命名?

据我所知,第一个研究这种“粒子”的人是费曼。上世纪60年代,费曼也许是第一位研究量子引力的人。在他的研究中,他发现,有时需要引入一种不存在的场,这个场的作用是在某种计算中抵消非物理的项,这些非物理的项由非物理的场的分量引起。举例来说,电磁场即光子场有四个分量,但只有两种光子,所以,有一些分量是非物理的。费曼就是用幽灵场来抵消这些非物理分量的。

稍后,1967年(Weinberg在这一年提出电弱作用理论),前苏联人Faddeev和Popov在路径积分中更普遍地引入这种场。幽灵场看上去很高端,其实我们在多重积分中也可以遇到。例如,在一个D维多重积分中,假如被积函数只是一个变量,如径向坐标的函数,那么很多其他坐标就是多余的,我们可以用幽灵坐标抵消它们。

幽灵场不满足Pauli自旋-统计关系。

另外,物理学中还有一种幽灵态,也是非物理的,其几率幅是负的。幽灵态的发现更早。

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