数学尧现代物理与对撞机

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1、前沿FRONTIER数学尧现代物理与对撞机因丘成桐法袁有些是解决引言物理学提出的许多人认为我是纯数学家袁他们大概会为我正在问题遥这种交叠积极推动中国建造一台大科学装置而感到吃惊遥同事其实出自个人们和我有时称这台大装置为野巨型对撞机冶渊Great爱好院我喜欢在Collider冤袁这原本是诺贝尔物理学奖得主格罗斯渊D.这两个充满活Gross冤建议的名字遥巨型对撞机与万里长城渊Great力的领域的交Wall冤相呼应遥巧合的是袁这座巨型对撞机很可能就将界线上工作遥我建在山海关长城附近遥觉得身居此地这台考虑中的设备可能成为人类有史以来最强大令人激动遥不过的粒子加速器袁不过也要取决于世界各地类似计

2、划的除此以外袁我还进展遥这项任务的关键绝不在于建造足以夸耀为野世界意识到袁由观察最大冶的机器袁而是要建造一台能够开辟基础物理学新和理解自然界领域的设备袁以揭示我们目前仍无法企及的宇宙奥秘遥受到启发而获丘成桐等的新著Fromthe我的朋友纳迪斯渊S.Nadis冤与我最近撰写了一本得的物理观念袁GreatWalltotheGreatCollider渊叶从万里长城到巨型对撞机曳冤封面书袁英文名就叫FromtheGreatWalltotheGreatCollider袁能够大大激发刚由波士顿国际出版社渊InternationalPressofBoston冤数学的发展遥另一方面袁数学与物理学从科学

3、的源头开出版遥由何红建教授和鲜于中之博士翻译的中文版叶从始就有千丝万缕的联系遥万里长城到巨型对撞机曳也已基本完成袁即将出版遥我数学与物理的密切关系们写这本书的首要动机是想弄明白袁是否有充分的理由来实施如此庞大而极具挑战的项目遥与该领域的许从古希腊开始袁基本科学问题追寻的乃是大自然多同事一样袁我们确认这种规模的机器对于基础物理的真和美遥古代数学家一方面要解决一些跟农业尧天文学的进步极为关键遥或许更重要的是袁它将满足人类理有关的问题袁一方面很喜悦于眼中看到的数字和几何解周遭世界的永恒渴望遥形象袁就用三段论证的方法推导出很多漂亮的理论袁发事实上袁我在哈佛大学兼任数学和物理系的教授袁展了数论和

4、几何这两门至今仍生生不息的数学分支袁因而我一生的学问虽然以数学为主袁但是我大部分的数此数学这门学问及实践袁和美学都有密切的关联遥学工作与物理学有关袁有些是由物理学得到原始的想与此同时袁古代学者也注意到不同的大自然现象院例如日月星球的运行问题袁他们发现数学能够提供很丘成桐院数学教授袁物理学教授袁哈佛大学曰美国科学院院士袁中国科学院外籍院士遥重要的工具袁地球的直径尧太阳和地球的距离都可以通YauShing-Tung院ProfessorofMathematicsandofPhysics,Harvard过几何的方法袁量度太阳光线的路线得到解决遥当然他University曰MemberofAme

5、ricanAcademyofSciences,ForeignMemberofChineseAcademyofSciences.们对机械尧对流体尧对物质的基本结构都有很大兴趣袁www.kexuemag.com5前沿FRONTIER甚至提出原子理论袁物理学因此而生遥数学求美也求真袁也讲实用袁和求真的物理学实在有千丝万缕的联系浴因此19世纪以前的物理学家都是好的数学家袁他们从物理学的观点里引出了很重要的数学观点袁从而产生了新的数学分支浴牛顿渊I.Newton冤是其中最出色的遥还有不少伟大的学者袁例如法国的傅里叶渊J.Fourier冤袁他提出的波的谱分析袁影响了应用数学尧纯数学和量子力学的发展

6、遥到了20世纪早期袁数学的严谨性受到质疑袁数学家将数学公理化的结果袁使得数学更为抽象袁引进的名词和符号使物理学家对于这些现代数学有点手足无措遥一直到1960年代末期袁物理学家和数学家大致各黎曼渊左冤与外尔在牛顿时代袁好的数学家同时也是走异路遥但是也有重要的例外遥好的物理学家遥后来几个世纪里职业分工袁但第一流的数学家几乎都对物理学做出了重大贡献袁例如18世纪的欧20世纪物理学两大理论支柱毫无疑问是量子力拉尧拉格朗日尧傅里叶袁19世纪的高斯尧黎曼尧庞加莱袁20世学和广义相对论袁它们都要用到19世纪数学家发明的纪的希尔伯特尧外尔尧嘉当等遥20世纪中叶数学与物理走上理论袁前者用到谱分析的理论袁

7、后者需要黎曼几何遥与异途袁但两者之间仍存在紧密关系袁在今天更显突出遥广义相对论相比袁量子力学在诞生之初进展神速袁在短时间内袁可以在实验室验证各种重要的现象袁对于粒子近三十年来才有比较大的进展遥物理尧化学尧通信技术尧现代工业的一切进展都有奠基我的研究工作性的贡献遥这里有几个原因袁它有不断的实验支持袁不断地从实验室找到新的现象来验证和引导物理学家提1970年袁我来到美国伯克利念数学研究生遥从那出的想法遥同时它需要的数学比较简单袁基础在线性分时开始我