华侨网 科技教育 2023年狄拉克奖揭晓:美国四位物理学家获奖,对弦理论作出贡献

2023年狄拉克奖揭晓:美国四位物理学家获奖,对弦理论作出贡献

美国芝加哥大学恩里科·费米物理学杰出服务教授杰弗里·哈维(Jeffrey Harvey)。

美国普林斯顿大学尤金·希金斯物理学教授和普林斯顿理论科学中心主任伊戈尔·克莱巴诺夫(Igor Klebanov)。

美国斯坦福大学理查德·赫歇尔·韦兰(Richard Herschel Weiland)物理学教授斯蒂芬·申克(Stephen Shenker)。

美国斯坦福大学费利克斯·布洛赫(Felix Bloch)理论物理学教授伦纳德·苏斯金德被广泛认为是弦理论的创始人之一。

当地时间8月8日,2023年狄拉克奖揭晓。因对弦理论(string theory)的贡献,美国四位物理学家荣获这一奖项,其中两人都来自美国斯坦福大学。

他们将被授予狄拉克奖章,颁奖典礼将于2024年举行。

弦理论是基础物理学的一个数学框架,旨在描述整个宇宙。

目前,已有多位狄拉克奖得主获得了诺贝尔奖、菲尔兹奖或沃尔夫奖。

2023年狄拉克奖的四位获奖者分别是:美国芝加哥大学恩里科·费米物理学杰出服务教授杰弗里·哈维(Jeffrey Harvey)、美国普林斯顿大学尤金·希金斯物理学教授和普林斯顿理论科学中心主任伊戈尔·克莱巴诺夫(Igor Klebanov)、美国斯坦福大学理查德·赫歇尔·韦兰(Richard Herschel Weiland) 物理学教授斯蒂芬·申克(Stephen Shenker)、美国斯坦福大学费利克斯·布洛赫(Felix Bloch)理论物理学教授伦纳德·苏斯金德(Leonard Susskind)。

该奖项表彰了 “他们在微扰和非微扰弦理论和量子引力方面的开创性贡献,特别是在与反常现象、对偶性、黑洞和全息相关的方面”。

狄拉克奖旨在纪念20世纪最伟大的物理学家之一、英国理论物理学家,量子力学的奠基人之一保罗·狄拉克(P.A.M. Dirac)。该奖在每年狄拉克的生日(8月8日)时,由位于意大利里雅斯特的国际理论物理中心(ICTP)授予对理论物理学做出重大贡献的科学家。狄拉克奖于1985年首次颁发。

什么是弦理论

弦理论将物质的“基本构建块”重新想象为微小的振动“弦”来实现。就像小提琴弦的不同振动模式来产生不同的音符一样,弦理论认为,“弦”的不同振动状态会产生不同的基本粒子,如电子或中微子。

弦理论被认为是统一的物理学理论——结合了爱因斯坦的广义相对论和量子力学——前者描述引力,后者描述物质的基本元素。

弦理论已被应用于黑洞、早期宇宙和凝聚态物质等的研究中。由于其复杂而严格的表述,它使纯数学取得了重要发展。

国际理论物理中心主任Atish Dabholkar表示,弦理论是一个正在构建的理论,其目标是为时空提供量子描述,弦理论为实现这一目标提供了数学框架。此外,弦理论为黑洞的量子方面提供了重要的见解。

中国科学院官网发布的《弦理论:热闹而孤独的旅行》一文介绍,“弦理论的一个基本观点就是自然界的基本单元不是像电子、光子、中微子和夸克等等这样的粒子,这些看起来像粒子的东西实际上都是很小很小的弦的闭合圈(称为闭合弦或闭弦),闭弦的不同振动和运动就给出这些不同的基本粒子。因此弦理论从一些非常基本和简单的单元就能得到宇宙的无穷变化和复杂性。在弦理论中,人们自然地可以得到规范对称性、超对称性和引力,而这些原理在原有的标准模型中或者是强加进去的或者是与量子理论相冲突的,在弦理论中它们都协和地统一起来了,并且是彼此需要、独一无二的。”

四位获奖者的贡献

杰弗里·哈维1981年在美国加州理工学院获得博士学位,并在普林斯顿大学从事博士后研究,并成为教职人员,于1989年转到芝加哥大学任职。 他还当选为美国艺术与科学学院院士、美国物理学会会士、美国国家科学院院士。他是美国普林斯顿高等研究院的前董事。

美国芝加哥大学恩里科·费米物理学杰出服务教授杰弗里·哈维(Jeffrey Harvey)。

杰弗里·哈维与人联合开创了异质弦理论,可以纳入粒子物理学标准模型的大统一理论。他开创了孤子和膜的研究,在发现和理解对偶对称性方面发挥了至关重要的作用。他与合作者关于异常流入的工作在凝聚态物理中找到了重要的应用。

伊戈尔·克莱巴诺夫在美国普林斯顿大学获得理论高能物理学博士学位,随后在斯坦福线性加速器中心进行博士后研究。他是美国艺术与科学院院士、美国国家科学院院士。他还获得过罗马第一大学(罗马大学,Sapienza University of Rome)2014年颁发的托马索尼(Tomassoni)奖。该奖项旨在表彰和鼓励物理学领域的杰出成就。

美国普林斯顿大学尤金·希金斯物理学教授和普林斯顿理论科学中心主任伊戈尔·克莱巴诺夫(Igor Klebanov)。

在普林斯顿大学相关网页上,伊戈尔·克莱巴诺夫对其进行的研究描述称,“自1996年以来,我的大部分工作都集中在四个和三个时空维度的量子场论与包括引力在内的更高维度理论之间的精确关系”。

在一篇奠基性论文中,伊戈尔·克莱巴诺夫与合著者为全息AdS/CFT对应关系编制了精确的字典。他与合作者构建了约束规规理论的全息引力对偶实例,这些实例在模型构建方面有很多应用。

中国科学院大学物理科学学院教授田雨在其一份学术报告的摘要中介绍,上世纪90年代末AdS/CFT对应关系的发现,揭示了引力的所谓全息性质(holography)。

中国科学院院士、中科院理论物理所研究员蔡荣根在《全息的宇宙》一文中介绍,“所谓全息,即全部信息,本意是指在二维照片底版上记录了三维物体的全部信息。”“所谓引力的全息性质,是指一个引力体系其有效自由度正比于其体系表面,就好像分布在其表面上一样。如果这样,我们的宇宙就是一张全息图,其自由度(所有性质,包括动力学过程)完全可以在一个全息屏上描述。”

斯蒂芬·申克在美国康奈尔大学获得博士学位,在芝加哥大学等地进行博士后研究。1998年至2008年,他担任斯坦福理论物理研究所所长。2010年,他获得了美国物理学会颁发的Lars Onsager奖。他是美国艺术与科学院院士、美国国家科学院院士。

美国斯坦福大学理查德·赫歇尔·韦兰(Richard Herschel Weiland)物理学教授斯蒂芬·申克(Stephen Shenker)。

斯蒂芬·申克与合作者通过提供描述S矩阵的限制过程,开发了M理论和弦理论的第一个非微扰公式。他的其他影响力的贡献包括晶格规范理论的相结构分析、酉二维共形场论的分类、超弦理论的协变公式、非低维弦理论的微扰表述,以及混沌与黑洞之间的新颖联系。

伦纳德·苏斯金德被广泛认为是弦理论的创始人之一。他在美国康奈尔大学获得博士学位。1997年,因“对强子弦模型、晶格规范理论、量子色动力学和动力学对称性破缺的开创性贡献”,他被授予樱井奖(J. J. Sakurai Prize,全称“樱井纯理论粒子物理学奖”)。他是美国国家科学院院士、美国艺术与科学院院士。

美国斯坦福大学费利克斯·布洛赫(Felix Bloch)理论物理学教授伦纳德·苏斯金德被广泛认为是弦理论的创始人之一。

苏斯金德是最早认识到可以用弦来解释对偶模型的人之一。他的其他有影响力的贡献包括他在哈密顿晶格规范理论、重子发生和技术色、全息术以及复杂性理论与黑洞之间的联系方面的工作。

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