丘成桐:人类有史以来都对引力有兴趣,牛顿引力的种种现象很成功地解释了星体的运行。同时,通过数学的计算,我们可以找到一些恒星,这是前人从来没有想过有这个可能的事。但是慢慢就出了一个问题,就是有些很微小的数字跟观察得到的结果是有误差。所以这引起了大概二十世纪初期很多物理学家的好奇心,尤其,爱因斯坦在1905年跟其他的学者发现了狭义相对论以后,晓得狭义相对论跟牛顿的引力理论是不相合的。所以他们要找一个新的方法来克服不相容的地方,所以就产生了广义相对论。
广义相对论成功以后,大家晓得广义相对论就是引力场,跟那个狭义相对论就能够融合在一起,没有矛盾了。但是广义相对论研究的对象只是引力,所以爱因斯坦很想将其它的场放进来。当时晓得电磁场那是1915年,还有其它的现象还没有放进来。但是根据我们晓得的,量子力学产生了,广义相对论和量子怎么融合,直到今天还是一个重要的问题。到目前为止,弦论是唯一量子引力理论里面能够适合、没有矛盾的一个理论。
卡拉比猜想在物理上的应用,从1976年我发现这个事情,真正用在弦理论是1984年。因为刚开始他们不大相信,因为我证明那个猜想对他们来讲就是没有时间的,单空间的,他们觉得不够好,所以他们当时认为没有用。
但是在弦论产生的时候,1984年的时候,他们发觉很简单,十维空间变成四维乘上六维,六维那部分可以是没有时间的,四维才有时间。所以这六维空间满足的方程就是我做的卡拉比猜想方程,所以变成现在叫卡拉比-丘流形,就是这样进入弦论的。所以直到今天差不多六十年了,还是弦论里面最重要的数学工具。
如果问,科学最重要的语言是什么?答案就是数学。几乎所有的科学领域都在使用数学,而且成熟度越高的领域数学用得越多,这已经是常识。
但深层的问题是,为什么数学会具有这样的地位?这就不显而易见了。量子力学创始人之一维格纳写过一篇文章《数学在自然科学中不可思议的有效性》,提出了这个问题。
当代数学大师丘成桐先生,对此有独特的感悟。他最近出版了一本科普书《数学的万有引力》,透彻地介绍了对引力的数学与物理研究历史。原来我早就听说过他证明了卡拉比猜想和正质量猜想,开创了几何分析学科,但不清楚这些猜想和学科说的是什么,为什么重要。看了这本书,终于明白了它们对广义相对论和弦理论等物理领域都有重大影响,数学与物理结合正是丘成桐先生的一大主题。
最近,第36届国际弦理论大会在上海召开,丘成桐先生担任大会主席。借这个机会,我们来跟丘先生见面。
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■ 作者简介
袁岚峰
中国科学技术大学科技传播系副主任
中国科学技术大学合肥微尺度物质科学国家研究中心副研究员
科技与战略风云学会会长
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