弦理論三先驅(qū)獲2020年狄拉克獎(jiǎng)
翻譯原文 | ICTP官網(wǎng)
國(guó)際理論物理中心（ICTP）將2020年狄拉克獎(jiǎng)授予三位杰出物理學(xué)家—— 蒙彼利埃大學(xué)的安德烈·內(nèi)沃（André Neveu），佛羅里達(dá)大學(xué)的皮埃爾·拉蒙（Pierre Ramond），以及羅馬第一大學(xué)的米格爾·維拉宿（Miguel Virasoro），以表彰他們 “對(duì)弦理論的創(chuàng)立和形式化表述所作的先驅(qū)性貢獻(xiàn)，將新的玻色和費(fèi)米對(duì)稱性引入物理學(xué)”。
弦理論是基礎(chǔ)物理的一種理論框架，其將物質(zhì)描述為由一維的微觀客體—— 弦所組成。這些弦可以被視為能量的微絲，它們以不同的模式振動(dòng)。就像琴弦的不同振動(dòng)模式產(chǎn)生不同的音符一樣，弦的不同振動(dòng)狀態(tài)產(chǎn)生不同的基本粒子（通過(guò)賦予其質(zhì)量、電荷等性質(zhì)），如電子、中微子。
弦理論是物理學(xué)家提出的物理學(xué)大統(tǒng)一理論方案，試圖將描述引力的愛(ài)因斯坦廣義相對(duì)論和描述物質(zhì)基本組成的量子力學(xué)結(jié)合起來(lái)。弦理論在解決基礎(chǔ)物理中的一些問(wèn)題上發(fā)揮了十分重要的作用，并已應(yīng)用于其他各種領(lǐng)域，如黑洞、早期宇宙、凝聚態(tài)物理，等等，而且促進(jìn)了純數(shù)學(xué)的重大發(fā)展。
弦理論的最早發(fā)展出現(xiàn)在20世紀(jì)60年代末，當(dāng)時(shí)它立即成為引力量子理論的一個(gè)有前途的候選理論。其最早版本是玻色弦理論，也就是說(shuō)，它只描述了一類叫作 “玻色子” 的粒子。玻色子是自旋為整數(shù)（0，1，2，……，以普朗克常量為單位）的粒子，如光子、引力子、希格斯玻色子。另一方面，費(fèi)米子是自旋為半整數(shù)（1/2，3/2，5/2，……，以普朗克常量為單位）的粒子，比如電子、質(zhì)子、夸克。
20世紀(jì)60年代末，Miguel Virasoro 在理論物理學(xué)領(lǐng)域開始一項(xiàng)雄心勃勃的工作，最初是和 Gabriele Veneziano 合作，后來(lái)是獨(dú)自一人。這項(xiàng)工作主要集中在所謂的 “Veneziano 模型” 的發(fā)展上，這是一種由一些特性來(lái)表征的數(shù)學(xué)模型，后來(lái)成為了第一個(gè)被認(rèn)可的弦模型。受 Veneziano “開弦” 工作的啟發(fā)，Virasoro 發(fā)展了他自己的模型，后來(lái)被公認(rèn)為 “閉弦” 模型。在進(jìn)行這些研究的時(shí)候，弦的理論還沒(méi)有完全、清晰地發(fā)展起來(lái)，幾年后，這些模型才被認(rèn)為完美地描述了弦的物理學(xué)。
研究這些模型的數(shù)學(xué)特性，并注意到這些模型具有的一些對(duì)稱性特征，Virasoro 繼續(xù)為該領(lǐng)域作出重要貢獻(xiàn)。他確認(rèn)并形式化表述了這些對(duì)稱性，現(xiàn)在被稱為 “Virasoro 代數(shù)”，這是一種在二維共形場(chǎng)論和弦論中廣泛運(yùn)用的復(fù)李代數(shù)。在純數(shù)學(xué)家看來(lái)，這項(xiàng)工作也很有意義，因?yàn)樗菬o(wú)限維李代數(shù)，而在此之前李代數(shù)通常是有限維的。
“這項(xiàng)工作非常重要，因?yàn)樗屛覀兛梢酝瓿稍谀侵安豢赡芡瓿傻挠?jì)算”，意大利猞猁之眼國(guó)家科學(xué)院（Accademia dei Lincei）主席、狄拉克獎(jiǎng)評(píng)選委員會(huì)成員 Giorgio Parisi 教授說(shuō)：“有了一個(gè)模型卻不知道其對(duì)稱性讓研究顯得漫無(wú)目的，正如在黑暗中行走。這就是為什么發(fā)現(xiàn)這些對(duì)稱性是一個(gè)真正的轉(zhuǎn)折點(diǎn)?！?/span>
另一方面，André Neveu 和 Pierre Ramond 把費(fèi)米子自由度引入理論模型。事實(shí)上，Virasoro 所做的大部分工作都致力于研究玻色弦，這是弦理論領(lǐng)域中最早被研究的弦。Neveu 和 Ramond 擴(kuò)展了這些工作，將計(jì)算擴(kuò)展到包括物質(zhì)的另外部分—— 由費(fèi)米子組成的物質(zhì)。
“這些工作的共同之處在于：它們都是弦理論中至關(guān)重要的工作，在科學(xué)家們意識(shí)到這些表述可以真正描述弦之前的很多年，這些工作就已經(jīng)進(jìn)行了”，Parisi 說(shuō)：“只有在很多年后，由于 Leonard Susskind、Yōichirō Nambu 和其他人的工作，科學(xué)家們才真正開始談?wù)撓摇！?/span>
Andrè Neveu 在20世紀(jì)70年代早期與 John Schwarz 合作完成的這項(xiàng)工作，也由 Pierre Ramond 獨(dú)立完成，現(xiàn)在被稱為 “RNS形式（RNS formalism）”，以其三位創(chuàng)始人的姓氏首字母命名。這是超弦理論的最早進(jìn)展，將描述玻色弦的對(duì)稱代數(shù)—— Virasoro 代數(shù)，推廣到同樣可以描述費(fèi)米子的代數(shù)。這一構(gòu)想可以將宇宙中所有的粒子和基本力都表述為微小的超對(duì)稱弦的振動(dòng)，因此得名“超弦”理論，它同時(shí)解釋了費(fèi)米子和玻色子。
“作為 ICTP 的新主任，宣布2020年狄拉克獎(jiǎng)讓我倍感榮幸和高興?！?nbsp; ICTP 主任 Atish Dabholkar 說(shuō)：“狄拉克一直是理論物理學(xué)一個(gè)啟迪人心的人物，對(duì)于ICTP更是如此。今年，一個(gè)非常杰出的評(píng)選委員會(huì)將獎(jiǎng)項(xiàng)頒發(fā)給弦理論領(lǐng)域的三位先驅(qū)，他們?cè)谀撤N程度上繼承了狄拉克思考和做物理的方式?！?/span>
André Neveu，出生于法國(guó)巴黎，理論物理學(xué)家，研究領(lǐng)域包括弦理論和量子場(chǎng)論。他發(fā)展了第一個(gè)可以描述玻色子和費(fèi)米子的弦理論，從而開啟了超對(duì)稱的想法（當(dāng)時(shí)由幾個(gè)研究小組獨(dú)立發(fā)展），被認(rèn)為是弦理論的先驅(qū)。
Neveu 曾就讀于巴黎高師，自1989年起工作于蒙彼利埃大學(xué)理論物理研究所（現(xiàn)在的L2C，即查爾斯·庫(kù)侖實(shí)驗(yàn)室）。他曾任加州大學(xué)伯克利分校訪問(wèn)教授。因?qū)碚撐锢淼呢暙I(xiàn)，他榮獲多個(gè)獎(jiǎng)項(xiàng)，包括 Paul Langevin 獎(jiǎng)（1973年）和 Gentner-Kastler 獎(jiǎng)（1988年）。
Pierre Ramond，出生于法國(guó)塞納河畔納伊市，被認(rèn)為是超弦理論發(fā)展的發(fā)起人。1970年代早期，通過(guò)將 Virasoro 代數(shù)推廣為一種超共形代數(shù)（被稱為超Virasoro代數(shù)），他完成了玻色弦理論的推廣，使其同樣適用于費(fèi)米弦。他是佛羅里達(dá)大學(xué)的物理學(xué)杰出教授。
他曾是費(fèi)米實(shí)驗(yàn)室的博士后，隨后成為耶魯大學(xué)的講師和助理教授。他曾作為 R. A. Millikan Senior Fellow 在加州理工學(xué)院度過(guò)一段時(shí)光。因?qū)碚撐锢淼呢暙I(xiàn)，他獲得了多項(xiàng)獎(jiǎng)項(xiàng)，包括 Boris Pregel 獎(jiǎng)（1992年）和享有盛譽(yù)的 Dannie Heineman 數(shù)學(xué)物理學(xué)獎(jiǎng)（2015年）。他是美國(guó)物理學(xué)會(huì)會(huì)士。
Miguel Virasoro，出生于阿根廷布宜諾斯艾利斯，因其在理論物理和數(shù)學(xué)物理領(lǐng)域的研究而聞名。他的大部分工作在意大利完成，現(xiàn)在是羅馬第一大學(xué)教授，在那里他教授電磁學(xué)。他因?qū)o(wú)限維李代數(shù)的巨大貢獻(xiàn)而聞名，這是弦理論中一個(gè)至關(guān)重要的工具。
與 Giorgio Parisi 和 Marc Mezard 合作，Virasoro 在統(tǒng)計(jì)力學(xué)領(lǐng)域，特別是在無(wú)限維自旋玻璃態(tài)方面，作出了巨大貢獻(xiàn)。
從1995年到2002年，他擔(dān)任ICTP主任。
ICTP狄拉克獎(jiǎng)是為紀(jì)念P.A.M.狄拉克而設(shè)立的，第一次頒發(fā)于1985年。狄拉克是20世紀(jì)最偉大的物理學(xué)家之一，也是ICTP忠實(shí)的朋友。每年的8月8日（狄拉克的生日），該獎(jiǎng)項(xiàng)被授予對(duì)理論物理學(xué)作出重大貢獻(xiàn)的科學(xué)家。狄拉克獎(jiǎng)獲得者都是世界頂級(jí)物理學(xué)家，其中很多人后來(lái)獲得了諾貝爾獎(jiǎng)、菲爾茲獎(jiǎng)和沃爾夫獎(jiǎng)。由杰出科學(xué)家組成的國(guó)際委員會(huì)從提名候選人名單中選出獲獎(jiǎng)?wù)摺１敬晤C獎(jiǎng)典禮將于2021年舉行，三位獲獎(jiǎng)?wù)邔⒕退麄兊墓ぷ靼l(fā)表演講。
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