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与诺奖得主一起漫步云端,领略时空奥妙

作者:刘旭阳(2021-08-13)

与诺奖得主一起漫步云端,领略时空奥妙

——诺贝尔物理学奖得主罗杰·彭罗斯教授做客

陈省身数学研究所“纪念陈省身先生诞辰110周年特别讲座”


    87日,英国牛津大学教授、诺贝尔物理学奖得主罗杰·彭罗斯做客陈省身数学研究所“纪念陈省身先生诞辰110周年特别讲座”,以线上形式带来了题为“Space-Time Singularities and Cyclic Geometry”的专题学术讲座。陈省身数学研究所特设立分会场组织南开师生线下集中观看讲座,陈省身数学研究所所长白承铭教授主持讲座。

 

 

   作为铺垫,彭罗斯教授在讲座开始首先介绍了引力坍缩中的奇点。天体在引力作用下坍缩形成黑洞,黑洞内部会存在曲率发散的中心奇点。彭罗斯教授正是凭借对黑洞及其奇点的研究被授予2020年诺贝尔物理学奖。

   之后,彭罗斯教授开始介绍引力理论中的另一类奇点,也就是宇宙大爆炸奇点。他对比了黑洞中心奇点与宇宙大爆炸奇点的异同,认为宇宙大爆炸奇点和黑洞中心奇点是非常不同的,宇宙大爆炸奇点处的Weyl曲率为零,但是黑洞中心奇点的曲率是发散的。在彭罗斯教授看来,宇宙大爆炸奇点Weyl曲率为零的性质启发我们可以用共形几何来研究宇宙膨胀。宇宙大爆炸奇点只是我们以不同时间尺度对数十亿年前宇宙状态的描述。数十亿年之后,我们当前的宇宙状态也将会被视作大爆炸奇点,从而实现一层层的循环嵌套,这正是报告标题里提到的Cyclic Geometry。在讲座的最后,针对如何处理真实宇宙中破缺共形对称性的情况,彭罗斯教授又为我们介绍了扭量理论。

 

   讲座之后,彭罗斯教授与数学所分会场观众和线上观众进行了长时间的热烈互动,彭罗斯教授认真回答了观众的多个问题,对几何(广义相对论)和量子力学在理解奇点问题和宇宙演化时扮演的角色等问题进行了解答与阐释说明。

   随后,彭罗斯教授将自己研究生时期的一些学习经历娓娓道来,也分享了一些家庭对其自身的影响。他说道,当时因为兴趣的原因,他又去学习了与主修专业完全无关的另外三门课程,而正是这三门课程带给他之后从事研究的信念,也带给他许多启发与思考,对其此后的人生产生了很大影响。

  “我能给大家的建议就是:做你真正感兴趣的事情。我做很多事的契机多半是源于兴趣,并且很幸运能由此做出一些成就。多数时候虽然没那么容易成功,但这也是一种有益的经历,可以延展开去学到很多专业课程之外的东西……我认为还是要取决于你的天性,如果你喜欢在某一个领域深入钻研,那也很好,虽然和我的思维方式有所不同,我喜欢发散思考,从广义的角度思索事物是如何互相影响的。我觉得做你自己就好,然后努力向你选择的方向前进。我无法给出更具体的建议,因为我的建议不一定对所有人都适用。所以就是做自己,做你感兴趣的事情,这就是我能给出的比较宽泛的建议”。在讲座的最后,结合自己的个人经历与人生感悟,彭罗斯教授如是寄语中国学生。

   整场讲座历时两个小时,年近九旬的彭罗斯教授始终神采飞扬,带领大家展开了一次奇妙的线上时空之旅。现场气氛活跃,反响强烈,分会场现场和线上共计400余人聆听了此次精彩的学术讲座。

   此次讲座是陈省身数学研究所纪念陈省身先生诞辰110周年的系列活动之一。今年是国际数学大师陈省身先生诞辰110周年,为了纪念与缅怀陈省身先生,陈省身数学研究所于今年特设“纪念陈省身先生诞辰110周年特别讲座”。同时本次讲座也是于82日至13日举行的线上学术会议——“南开数学对话研讨会”中的一场公众报告,本次会议组织者包括英国牛津大学何杨辉教授,南开大学陈省身数学研究所葛墨林院士、白承铭教授等。

 

新闻背景:

   罗杰·彭罗斯(Roger Penrose)教授,英国数学物理学家,牛津大学数学系Rouse Ball讲座教授,因发现黑洞的形成是广义相对论的确凿预测而荣获2020年诺贝尔物理学奖。

   彭罗斯教授本科就读于伦敦大学学院(University College, London,数学一等学位),后于剑桥大学(St. John's College, Cambridge)在威廉·霍奇爵士教授(W. Hodge)和约翰·陶德教授(J. Todd)的指导下获得数学博士学位。

   彭罗斯教授在广义相对论、黑洞理论、高能粒子物理、及纯几何学均有杰出的贡献,荣获沃尔夫奖(Wolf Prize 1988)、狄拉克奖章(Dirac Medal 1989)、德摩根奖章(De Morgan Medal 2004)、科普利奖章(Copley Medal 2008)、诺贝尔物理学奖(Nobel Prize 2020)等。

   彭罗斯教授1972年成为皇家学会院士(Fellow of the Royal Society),1994年被英女王封为大英帝国爵士(Knight Bachelor),2000年再加封功绩勋章(Order of Merit)。他被公认为爱因斯坦之后最伟大的数学物理学家之一。


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