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  • 李淼

    李淼(南科大教授)

    李淼(1962年-),畢業(yè)于丹麥哥本哈根大學,物理學家,中山大學天文與空間科學研究院原院長,南方科技大學物理系教授。

    其研究方向為宇宙學、弦論、高能物理,曾獲得國家基金委杰出青年基金,著有《超弦史話》《越弱越暗越美麗》《<三體>中的物理學》等。


    人物經(jīng)歷

    1982年畢業(yè)于北京大學天體物理專業(yè),1984年在中國科技大學獲理學碩士學位,1988年在該校獲博士學位。

    1989年赴丹麥哥本哈根大學波爾研究所學習,1990年獲理學博士學位。

    1990年起先后在美Santa Barbara加州大學、布朗大學任研究助理、研究助理教授,1996年在芝加哥大學費米研究所任高級研究助理。

    1999年回國,任中國科學院理論物理研究所研究員、博士生導師,曾任臺灣大學客座教授、中國科學技術大學客座教授。International Journal of Modern Physics D編委,Modern Physics Letters A編委,中國科學G編委,Communications in Theoretical Physics編委。

    1999年加盟中國科學院理論物理研究所,科學院百人計劃。

    李淼

    2000年獲國家自然科學基金委杰出青年基金。

    2017年獲廣東省特支計劃杰出人才。

    2014年,為《那些年我們一起信過的謠言》寫了“科學不是雞湯,但它更有價值”的推薦序言。

    2015年10月,出版圖書《想象另一種可能》,由海峽出版發(fā)行集團 鷺江出版社出版。

    2017年,《給孩子講量子力學》獲第13屆文津圖書獎。

    主要工作

    (1)暗能量

    2012年,李淼等人利用觀測宇宙觀測數(shù)據(jù)指出我們的宇宙很可能終結于一場大撕裂,即為宇宙大撕裂理論。

    李淼等人又建議用超穎材料模擬加速膨脹宇宙,并指出Casimir能量可能就是暗能量,至少是暗能量的一部分,前者可能用超穎材料來測量。如果他們的預言是正確的,將帶來對暗能量理論的極大推動。

    (2)微波背景輻射譜和暴漲宇宙

    用時空測不準解釋微波背景輻射譜和暴漲宇宙。李淼和他的學生研究了弦論中時空測不準帶來的對微波背景輻射功率譜的影響,發(fā)現(xiàn)譜指數(shù)的跑動可以用非對易暴漲模型來解釋,這方面的研究引起了很多同行的后續(xù)研究,前面已經(jīng)提到了這些工作的影響。李淼最近還在考慮一個長弦驅(qū)動暴漲的模型,這個工作一旦完成可能會產(chǎn)生較大的影響。兩位作者完成發(fā)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個可以用來擬合實驗數(shù)據(jù)的基于全息原理的暗能量模型,文章發(fā)表以來受到廣泛關注,許多國際和國內(nèi)同行作了后續(xù)研究。作者及其合作者在這方面完成論文4篇,總引用次數(shù)已達3000余次。

    (4)宇宙學矩陣模型

    如何在隨著時間變化的背景之下研究弦論一直是一個沒有解決的重要問題。最近,一些特別背景下的矩陣模型被提了出來,李淼等人在這方面已經(jīng)完成的3篇文章,引用次數(shù)90余次。

    (5)弱引力猜想

    弦論中原則上存在多少真空,弦論能不能實現(xiàn)甚至“預言”粒子物理標準模型以及其中的參數(shù)數(shù)值、一些宇宙學參數(shù)?這些問題是目前弦論的中心問題。為了對弦論的預言范圍作出限制,最近Arni-Hamed等人提出弱引力猜測,在某種意義上,引力與任何其他規(guī)范長程力相比總是最弱的力。李淼等人的研究工作指出,將一個4維理論下降到低維,這個猜測很容易得到一些簡單的證明。最近,他們將這個猜想推廣到有正的宇宙學常數(shù)(暗能量)情形,并提出了一個新的猜想:一個標量場的耦合常數(shù)也會受到弱引力的限制。由于這些工作和弦論的唯象研究相關,可以預見,這個方向?qū)⒊砷L為一個重要方向。

    研究領域

    超弦中的各種非微擾效應,包括量子黑洞;時空測不準關系與超弦中的第一原理;非對易幾何在超弦中的實現(xiàn)。

    工作成果

    相繼在Liouville理論中關聯(lián)函數(shù)的計算,D-brane的邊界態(tài),黑洞的量子理論,時空測不準關系和超弦中的非對易幾何等方面開展研究。在1984年試圖統(tǒng)一包括引力在內(nèi)的所有基本相互作用的弦理論興起之初,他是國內(nèi)最先投入這一領域的年青人之一。三十年來,在國際學術刊物上發(fā)表了100余篇學術論文,引用總數(shù)達7500余次。內(nèi)容涉及天體、宇宙學、黑洞、引力、Berry Phase、相互作用、弦理論、M理論、超對稱規(guī)范場及其對偶理論等等。

    所獲榮譽

    李淼教授是國家基金委杰出青年基金獲得者、中國科學院“百人計劃”入選者、新世紀百千萬人工程入選者。研究量子場論、超弦理論以及宇宙學。在超弦理論中的研究有一定的國際影響,特別是在兩維劉維爾理論、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、超弦宇宙學以及暗能量。獲南方人物周刊2011年魅力人物獎。

    論文論著

    M. Li

    A MODEL OF HOLOGRAPHIC DARK ENERGY , Phys.Lett. B603 (2004) 1.

    Q-G Huang and M. Li

    CMB POWER SPECTRUM FROM NONCOMMUTATIVE SPACE-TIME , JHEP 0306:014,2003.

    Bin Chen, Miao Li, Feng-Li Lin

    GRAVITATIONAL RADIATION OF ROLLING TACHYON , JHEP 0211:050,2002.

    Miao Li, Yong-Shi Wu

    HOLOGRAPHY AND NONCOMMUTATIVE YANG-MILLS , Phys.Rev.Lett.84:2084-2087,2000.

    Hidetoshi Awata, Miao Li, Djordje Minic, Tamiaki Yoneya

    ON THE QUANTIZATION OF NAMBU BRACKETS, JHEP 0102:013,2001.

    Miao Li, Tamiaki Yoneya

    D PARTICLE DYNAMICS AND THE SPACE-TIME UNCERTAINTY RELATION , Phys.Rev.Lett.78:1219-1222,1997.

    Michael R. Douglas, Miao Li

    A D-BRANE REALIZATION OF N=2 SUPERYANG-MILLS THEORY IN FOUR-DIMENSIONS, hep-th/9604041.

    Miao Li

    BOUNDARY STATES OF D-BRANES AND DY STRINGS, Nucl.Phys.B460:351-361,1996.

    Mark Goulian, Miao Li

    CORRELATION FUNCTIONS IN LIOUVILLE THEORY , Phys.Rev.Lett.66:2051-2055,1991.

    Miao Li and Yong-Shi Wu 2002

    PHYSICS IN NONCOMMUTATIVE WORLD. VOL. 1: FIELD THEORIES Princeton, USA: Rinton Pr. (2002) 596 p.

    個人語錄

    一回答關于希格斯波色子產(chǎn)生質(zhì)量的疑問

    我先給一個漫畫式但通俗的解釋,再給一個較嚴謹?shù)慕忉尅?/p>

    漫畫式的解釋:希格斯場充滿真空時,就像糖漿,所有感到糖漿粘度的粒子都跑不快了。希格斯場對應的那個粒子也會感到糖漿的粘度,也跑不快了。但這確實是一個漫畫式的解釋,因為糖漿是耗散的,就是說粒子在其中運動會損失能量的,這和牛頓力學中的粒子不同,牛頓粒子中的粒子滿足牛頓第一定律,不會損失能量。

    接著我給一個較嚴謹?shù)慕忉尅?/p>

    希格斯場在某種意義上像光子場,不止一個。光子場就是電磁場,在空間中有取向,希格斯場在一種“內(nèi)部空間”有取向。當電磁場不為零時,它的取向破壞了空間的轉動不變性。當希格斯場不為零時,它在內(nèi)部空間的取向破壞了一種對稱性。

    在標準模型中,一共有四個希格斯場。當希格斯場破壞對稱性后,一個粒子在這個場中運動時,就會輻射和吸收這個場,就像帶電粒子在電場中運動也會輻射和吸收電場。后者的結果是帶電粒子在電場中加速,但希格斯場與電場畢竟不同,所以與希格斯場耦合的粒子輻射和吸收希格斯場的結果是變成有質(zhì)量的。

    光子和產(chǎn)生強作用的膠子仍然保持零質(zhì)量,因為它們與希格斯不直接耦合,就像不帶電的粒子在電場中也不會加速。

    另外,在標準模型中,四個希格斯場都有對應的粒子,這些粒子中的三個被與希格斯場耦合的中間玻色子吃掉了,中間玻色子變重了。(更為技術的圖像是,中間玻色子在吃掉希格斯場之前,每個粒子只有兩個自由度,也像光子,有兩個偏振。吃掉希格斯場后,每個粒子有三個自由度,這是有質(zhì)量的矢量粒子的特征。)

    三個希格斯粒子被吃掉后,剩下的是一個是有質(zhì)量的希格斯粒子。

    二回答物理學家如何分類

    我同意將物理學家分成思想家和技工,但不同意思想家的技術顯得一般,特別是拿玻爾做例子是不對的。玻爾后來關于量子論的文章特別是解釋元素的文章顯得公式少而文字多,因為這是當時量子論的特點。我讀過玻爾關于毛細管實驗和理論的博士論文,里面有的是解偏微分方程。當然,愛因斯坦不僅提出了愛因斯坦方程,也提供過一些嚴格解特別是引力波解,說明他的數(shù)學也是不得了的。當然,他們和牛頓不一樣,沒有在數(shù)學領域開辟出新的方向。

    據(jù)我看,物理學家的分類可以有不同的思路。一種是根據(jù)其個性,分為:1、思想家,所有大物理學家都是如此,包括實驗物理學家如法拉第。2、建筑師,這是指思想雖不那么深刻,但對物理學有廣泛和系統(tǒng)貢獻的,當代的例子有Steven Weinberg。過去的如Poincare。3、一件事大師,一輩子只做了一件 了不起的事,或一系列在一個方向的事,如提出黑洞熵的Bekenstein,獲得諾獎的Kabayashi和Moskawa,還有可能獲得諾獎的Higgs。4、一般科學工人。

    另一種是根據(jù)其特點分類。1、物理直觀,如法拉第,Heisenberg,Landau。2、數(shù)學洞察,如Dirac,楊振寧。3、兩者兼?zhèn),如牛頓,愛因斯坦。

    當然,還有根據(jù)其愛好,如有的人喜歡基本問題,有的人喜歡實際問題(如應用物理),有的人喜歡數(shù)學物理。

    三幽靈子是什么玩意

    Ghost,或鬼場、鬼子、幽靈子,其實并不存在。在對撞機中你不會撞出一個幽靈子。任何物體中也不存在幽靈子。

    那么,粒子物理學家為什么要研究它?還為之命名?

    據(jù)我所知,第一個研究這種“粒子”的人是費曼。上世紀60年代,費曼也許是第一位研究量子引力的人。在他的研究中,他發(fā)現(xiàn),有時需要引入一種不存在的場,這個場的作用是在某種計算中抵消非物理的項,這些非物理的項由非物理的場的分量引起。舉例來說,電磁場即光子場有四個分量,但只有兩種光子,所以,有一些分量是非物理的。費曼就是用幽靈場來抵消這些非物理分量的。

    稍后,1967年(Weinberg在這一年提出電弱作用理論),前蘇聯(lián)人Faddeev和Popov在路徑積分中更普遍地引入這種場。幽靈場看上去很高端,其實我們在多重積分中也可以遇到。例如,在一個D維多重積分中,假如被積函數(shù)只是一個變量,如徑向坐標的函數(shù),那么很多其他坐標就是多余的,我們可以用幽靈坐標抵消它們。

    幽靈場不滿足Pauli自旋-統(tǒng)計關系。

    另外,物理學中還有一種幽靈態(tài),也是非物理的,其幾率幅是負的。幽靈態(tài)的發(fā)現(xiàn)更早。

    個人博客

    周欣宇

    打開電腦,泡上咖啡,李淼開始“耕作”自己博客上的一畝三分地。隔兩天花上幾個小時更新文章,每天抽點時間回復網(wǎng)友留言,已經(jīng)成了他的生活常態(tài)。

    李淼是中科院理論物理所的研究員。去年7月1日,他以“八卦開始”四個字啟動了自己的博客生活。僅僅一年時間,總計已有15萬人次訪問了他的博客“閑談物理”。

    這里,有他的最新研究和思考,有對學科內(nèi)最新進展的跟蹤,還有許多與物理有關或無關的閑聊!跋艺摗、“暗物質(zhì)”、“超對稱”、“人擇原理”等讓人望而生畏的科學術語隨處可見。

    不過,仔細看看,你會發(fā)現(xiàn),李淼的博客盡管高深,卻是在用一種生動有趣的口吻談物理,并不會拒外行于千里之外。在一篇叫做《越弱越暗越美麗》的文章中,他從林黛玉弱不禁風的病態(tài)美談起,講的是“引力是世界上最弱的力”,而這正是他的研究心得。

    他曾用電影《大腕》中的著名臺詞跟學生調(diào)侃弦論研究的艱辛:“一定要選最長的文章來看……光看完引言就得一個禮拜,嚇死的學生沒有一百個也有五十個,有的是被命題嚇的,有的是被定理嚇的,你要是被引理嚇的你都不好意思跟人打招呼……所以,我們做超弦的口號是,不求最好但求最長!

    他曾想寫一部《另類弦樂史》,卻只完成了一個富有詩意的開頭:“古時候有一個留著小胡子的人……16歲時幻想光停下來的模樣,26歲頓悟時空的相對,據(jù)說那時正推嬰兒車走在伯爾的一條小路上……他不懈地努力直到白發(fā)蒼蒼,這并沒有打動他忙碌的同行,量子理論的富有,使得他們每人能夠分一勺子品嘗……”

    可以看到,李淼對留言基本有問必答。有時為一個問題,還會爭論上幾個回合。一次,一個愛好物理的中學生,問他“對用改變光速的辦法取代暴漲宇宙的看法”,他用了很大的篇幅給予耐心的解答。

    博客令李淼迅速在許多陌生的學生、同行和科學愛好者中成為“明星”。有同事跟他開玩笑說,以前提起理論物理所,人們想起的是何祚庥,F(xiàn)在大家想起的,變成寫博客的李淼了!

    像李淼這樣的“科學博客”,在龐大的博客群體中,可謂鳳毛麟角。

    一位周報的科學記者曾想通過瀏覽中國科學家的個人博客,了解他們的動態(tài)、思想和情趣。結果,他只找到兩位中國科學家的博客,其一即李淼,其二為中國工程院院士、原教育部副部長韋鈺。他感嘆“寫博客的中國科學家比大熊貓還要稀少”。

    即便在國外,情況也不樂觀。據(jù)7月3日的英國《自然》雜志報道,Technorati博客搜索引擎根據(jù)之前6個月的鏈接站點個數(shù)進行統(tǒng)計,發(fā)現(xiàn)居于前3500名的博客中,只有5個是“科學博客”。

    這里,對“科學博客”的界定是,由在職科學家寫的博客,而且必須是關于科學內(nèi)容,而不是關于他家的貓或別的什么。

    排名最靠前的是美國明尼蘇達大學的生物學家保羅·梅耶斯(Paul Myers)的博客,居于第179名。他是一個把專家觀點轉化成博客的高手,熱衷于在博客上討論自由主義和無神論,以及批判宗教對美國文化的負面影響。

    “有時我只是像在上課時做的那樣概述一些基本的觀點,如果像給期刊投稿那樣寫則肯定行不通!彼f,寫博就像“開完學術會議后在酒吧聊大天”。

    排在第二至四位的是,一個叫做“熊貓的手指”的群體博客,主題是反對智能設計,反對創(chuàng)世論,討論進化論問題;一位氣象學家斯臺方·拉姆斯托夫(Stefan Rahmstorf)的博客和5 位物理學家有關宇宙變遷的博客。

    去年9月2日,5位科學家在科學博客中排名第三的“RealClimate”中發(fā)文討論“頻頻出現(xiàn)的臺風和颶風災難與全球變暖的氣候間是否存在某種關聯(lián)”。他們從剛剛席卷美國新奧爾良的颶風“卡特里娜”談起,有作者的研究、分析、圖表、注釋和參考文獻,最后提醒人們,全球變暖將使颶風在未來變得更加嚴重。文章發(fā)表后很多人參與討論,至今總共已得到304條回應。

    排在第五位的尼克·安席斯(Nick Anthis)的博客最為傳奇。今年1 月,他才剛剛開始寫博,2月份就在自己的博客上,第一個揭發(fā)出美國國家航空航天局一位重要官員就自己畢業(yè)的學校撒了謊,之后一舉成為“名博”。

    據(jù)報道,在《自然》雜志的報道發(fā)表當天,共有2277個網(wǎng)站鏈接了排在最前面的保羅·梅耶斯的科學博客。同一天,全世界排在首位的是“一位叫做徐靜蕾的中國女演員”的博客,共有29181個鏈接。

    沒有確切數(shù)字表明,在Technorati博客搜索引擎統(tǒng)計的全球4670萬個博客中,有多少出自科學家之手。但一個直觀的感受是,對于博客這種不同于常規(guī)的交流模式,站在科學最前沿的科學家們并不“感冒”。

    去年12月,《自然》雜志曾在“網(wǎng)絡時代的科學”的新聞專題中,討論過科學家與博客關系的話題。文章引用一位科學家的話說:“科學本身就是關于新的知識和技術的采納、發(fā)現(xiàn)與利用,而這場網(wǎng)絡上最大的革命卻正從我們身邊悄然溜過!

    提到科學博客少的原因,李淼朗聲大笑:“科學家這個行當比較傳統(tǒng)。”“當然這是指行事方式,而不是工作內(nèi)容!

    他解釋說,科學家一般發(fā)言謹慎。而且,他們往往會擔心,被同行了解到自己在做什么、想什么,從而使自己在競爭中處于不利地位。

    “在許多機構里,和其他人公開討論工作的進展是很危險的,更別說在博客里了,因為那有可能被競爭對手搶得先機。”一位生物學家抱怨說。

    在中國科學家群體中,不愿開博似乎還有更為特殊的原因。中科院高能所邢志忠教授曾在去年年初受命參加費米實驗室發(fā)起的紀念世界物理年活動,在量子網(wǎng)站上寫過一陣子博客,可惜已經(jīng)曲終人散。

    在與網(wǎng)友告別時,他講出了自己不得已的苦衷:“官方的有關中國高能物理的宣傳和報道不需要我在這里重復;科學家們的具體事跡其實我是不能寫的,既怕不妥又怕涉及了圈子內(nèi)的禁忌;自己的事情好辦些,但是太專業(yè)了沒人感興趣,太個人化了又容易誤入歧途。”

    除此之外,一個影響科學家開博的重要因素,是在現(xiàn)行的評定標準中,一名科學家的工作成績是看他在重要的學術刊物上發(fā)表了多少論文,而非他在自己的博客上發(fā)了多少帖子。

    頂級“科博”梅耶斯承認,作為一種正式的、可歸檔的文件,標準的科學論文是不可替代的,他們是科學家的主體工作。但是,它們是靜態(tài)的,而且有較大的局限性。

    “在博客上把你的論文描述一下,等一等,總有些不同的事情發(fā)生。那些遠離你平常交際圈子的人開始思索你的論文主題,他們常常會提出一些令人感興趣的觀點。”他說。

    現(xiàn)在在歐洲南方天文臺工作的年輕科學家馮衍是這種觀點的支持者,他在一篇名為《研究者BLOG的利弊》的文章中說,你把想法、學習心得寫在博客上,很有可能讀者中有人會幫你發(fā)現(xiàn)錯誤,別人的評論說不定會給你啟發(fā),甚至可能由此找到合作者。

    李淼以自己的親身經(jīng)歷現(xiàn)身說法,說明博客的好處。今年1月,他在一位哈佛大學教授的博客上,了解到有關“弦論”的最新研究進展,馬上讓幾個學生投入精力,看看是否能在這個成果基礎上再進一步。學生現(xiàn)在已經(jīng)據(jù)此發(fā)表了3篇論文。

    從閱讀者的角度,李淼把博客比作文化快餐,“比麥當勞的麥辣雞腿堡還要新潮”。他認為,讀科學博客,可以讓你方便地獲取專門信息,就像吃快餐一樣。

    更讓李淼看重的是,通過博客可以和學生進行互動,在討論中指導學生思考一些問題,并且得知他們是如何學習的。

    馮衍注意到科學博客的“公眾普及”功能。他認為,一篇學術論文發(fā)表在學術期刊上,也許只有幾十名甚至幾名“同道”會去閱讀,普通人不會因為要了解某個知識而去查閱學術期刊,但如果在博客上描述自己的研究進展,則會讓你的專門知識服務于社會,為人了解,同時也讓大眾認識你和你的工作。比如像政治、經(jīng)濟、公共衛(wèi)生、氣象等專業(yè),可在這方面大有作為。

    一位美國流行病學家,每天用“敬畏”的網(wǎng)名在他的名為“效果測量”的關于公眾健康的博客上寫個一到兩篇短文,現(xiàn)在已經(jīng)吸引到了各式各樣的讀者群!懊刻齑蠹s有1500人次的訪問量!彼f:“如果有人告訴我每天可以去報告廳發(fā)表點意見,并且有1500人來聽,我會非常滿意——1500,是很多專業(yè)雜志定數(shù)的兩倍哦!”

    可惜的是,對于大多數(shù)科學家來說,博客仍然沒有足夠的吸引力使他們能從實際工作中稍許分心一下,這或許是科學家博客太少并引為話題的原因。

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