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诺贝尔物理学奖得主戴维·格罗斯做客首期李政道大师讲坛 ——讲述量子色动力学的过去、现在和未来
10月24日,2004年诺贝尔物理学奖得主戴维·格罗斯受邀做客首期“李政道大师讲坛(T. D. Lee Master Lecture)“,为李所师生及来自上海科技大学、复旦大学、中国科学院上海高等研究院、中国商飞上海飞机设计研究院、上海光源、张江实验室、上海科技大学附属中学、上海交通大学物理学院、致远学院等校内外单位的300余名听众奉上了一场生动有趣、深入浅出的学术讲座。报告厅座无虚席,并吸引了4400余人线上观看。本次讲座由李政道研究所所长张杰院士主持。
强作用力是自然界的四大基本力之一,负责将原子核中的质子和中子结合在一起。更微观的层次上,强力是夸克之间通过胶子进行的相互作用,而量子色动力学(QCD)正是描述这种相互作用的理论。该理论在1970年代得到了突破性发展,几位关键人物包括戴维·格罗斯(报告人)、弗兰克·维尔切克(李政道研究所首任所长)和休·波利策,他们因发现QCD的“渐近自由”性质而获得2004年诺贝尔奖。过去的几十年里,QCD经历了严格的实验检验,并使得我们可以越来越深入的理解原子核和核子的微观结构和相互作用规律。
格罗斯以“ 量子色动力学50年的遐思”为题,介绍了QCD的过去、现在和未来。他首先从原子内部原子核的发现讲起,引出”渐近自由“现象的发现,从而最终确立了QCD。在过去几十年里,QCD经历了严格的实验检验,加上格点QCD理论的发展,使得科学家能够更深入地理解原子核和核子的结构和相互作用规律。格罗斯进一步提到,目前人们推测自然界的三种基本作用力——强力、弱力和电磁力——将统一为大统一理论。此外,超弦理论是统一自然界所有基本力和量子引力的候选理论,QCD也启发了超弦理论的发展。最后,格罗斯介绍了从超弦理论发展出的最迷人的思想之一——AdS/CFT对偶(反德西特/共形场论对偶),它讲述了高维时空中规范理论与引力理论之间的对等关系。AdS/CFT对偶使我们有可能用弱耦合引力理论来分析量子色动力学,或者反过来,可以用量子色动力学来理解涌现时空的本质。因此,格罗斯总结说,量子色动力学的研究才刚刚开始。
报告现场,听众们被格罗斯生动的报告吸引,不时爆发出欢笑,现场气氛轻松热烈。在讲座最后的问答环节,观众们踊跃提问,从四种基本作用力的统一疑问、物理学的未来等学术问题,到报告人本人的兴趣、爱好以及获得诺奖时的感受等,格罗斯一一给予耐心解答,其平易近人的个性和风趣幽默的报告风格赢得了在场所有人的阵阵掌声。
交流结束后,张杰代表李所向格罗斯颁发“李政道大师讲坛”嘉宾纪念证书和李所为嘉宾量身定制的卡通画像,赠送了李所的文创品“天问画卷“, 以此表达对格罗斯的敬意和感谢。
科学探索之路虽充满挑战,但正是这份对未知世界的不懈追求,点亮了人类文明进步的灯塔。许多参会人员表示,听完讲座后,他们对物理学有了新的认识,激发了他们对物理学的浓厚兴趣和深入思考。“李政道大师讲坛”是李政道研究所全新推出和精心打造的面向社会公众的科普学术系列活动,通过邀请世界顶级科学家分享科研成果和见解,为公众提供近距离接触科学大师的机会,了解前沿研究动态,成为科学家和公众之间沟通的重要平台,为推动科学知识的传播和科学思维的普及贡献智慧与力量。
报告人简介
戴维·格罗斯(David J. Gross)是加州大学圣巴巴拉分校校长讲席教授和卡弗里理论物理研究所前所长。他于 1966 年获得加州大学伯克利分校博士学位。在加入卡弗里研究所之前,他是普林斯顿大学托马斯-琼斯教授。格罗斯与弗兰克·维尔切克(Frank Wilczek, 李政道研究所首任所长)、休·波利策(H. Politzer)一起被授予2004年诺贝尔物理学奖,以表彰发现强相互作用理论中“渐近自由“的现象。他获得的其他奖项包括樱井奖、麦克阿瑟奖学金、狄拉克奖章、奥斯卡-克莱因奖章、哈维奖、欧洲物理学会高能和粒子物理学奖以及法国科学院大金奖。他拥有美国、英国、法国、以色列、阿根廷、巴西、比利时、中国、菲律宾和柬埔寨等国机构颁发的荣誉学位。他是美国国家科学院、美国艺术与科学院、美国哲学学会、印度科学院和中国科学院外籍院士。2020 年,他曾担任美国物理学会主席。