2010年1月6日, 星期三
（《新发现》专栏，勿转）
在科学中，特别是物理学中，理论家和实验家向来是互不相让同时又谁也离不开谁。当然，科学中还有很多领域理论家和实验家并没有分开，例如生物学的绝大部分。用David Gross的话说，这些领域还没有充分发展。
物理是现代科学发展最充分的，所以物理学中早在19世纪后期就出现了专门研究理论的理论家。到了今天，兼理论家和实验家于一身的人绝无仅有。所以，理论物理中的理论家们大学本科还进过实验室外，往往一辈子再也没有机会进实验室了，参观欣赏的除外。
我自己是一个理论家，而且是一进大学校门就立志当一个理论物理学家的，这辈子正经的职业一直是理论物理。理论物理学家们是一群什么人？这些人通常对自己研究的领域怀有极大的热忱、一支笔一沓纸坐下来就可以不停地计算的人，这些人中，有很多不会利用电脑做数值计算。当然，在年轻的一代人中，会数值计算以及制造彩色示意图的人越来越多，而在我这一辈以及上一辈的理论物理学家中，能够将ppt做出彩的人都很少。
但是，这些人是最骄傲的一群。看过《生活大爆炸》的人都知道，主角Sheldon就是一个理论物理学家，他不仅是理论物理学家，还是研究这个领域最玄妙最不实际的超弦理论和宇宙学。正好，我的研究领域也是超弦理论和宇宙学。不过，我和Sheldon最大的区别有两点，第一我不是书呆子，第二我不迷恋超弦理论（不过我像他那样做博士后的时候还是迷恋的）。所以，有人偶尔在介绍我的时候说我研究超弦宇宙学，我会纠正他，我研究超弦理论和宇宙学，是将后者当成完全独立于弦论的学科来研究的。
点击阅读全文 »
分类于 理论物理 | 打印 | 77 条评论 »
2010年1月4日, 星期一
128. 徐芜城的杂诗集
看到一个诗人我就欣喜，因为诗人仿佛是一个秘密团体，每个人默记暗号，或手拿接头标志，或掌心有“反清复明”，是一个很小很小的社会。他们当初被派到地球上时谁也不认识谁，甚至自己并不知道属于这个小团体，分散于世界的角落。慢慢地，他们向对方走去，被吸引，合拢，成为地球上的一汪水。
这汪水不需要别人理解，自得其乐，池塘生春草，各自舞蹈。舞蹈是个体的，但远远看去却是被指挥了一般，成为一个合唱，或一个巨大的交响乐。听到的人是他们自己，或派他们到地球来的那个人。对于别人，他们不必是一种存在。
我在豆瓣偶然遇到徐芜城，一个热衷于译诗的人。
去印度之前，写下几句话，向他和类似他的人致敬。他的博客每一页都被我存入电脑。
徐芜城的杂诗集
2009.12.27
点击阅读全文 »
分类于 闲聊, 文学 | 打印 | 39 条评论 »
2009年12月29日, 星期二
这几天我跑到印度参加ICTS成立大会。
ICTS的全称是International Center for Theoretical Sciences，其实成立于2007年，但永久地址还在建设中，昨天算是正式成立典礼。
建设中的ICTS占地18英亩！
如Spenta Wadia所说，ICTS的模式是ICTP、KITP和牛顿研究所（当然，我们的KITPC也是这个模式）。
ICTS在TIFR（Tata Institute of Fundamental Research）之下。TIFR在孟买，而ICTS在班加罗尔（Bangluru，以前叫Banglore）。
ICTS的主页是International Center for Theoretical Sciences，现在的director是Spenta Wadia。Spenta算是第一位印度弦论家了。
我没有必要介绍成立大会的主要活动了，因为这个主页上都有：ICTS INAUGURAL EVENT 。
我说说自己的见闻。第一条，觉得印度好远，虽然我们现在不需要像唐僧一样骑着白马走上一年半载，坐飞机也不算很方便。大约因为喜马拉雅的阻隔，我先飞到香港，然后再从香港坐飞机飞了5个半小时才到班加罗尔。我是当地凌晨1点半到的，好在接人的人非常守时，没过多久我就到了位于邦加罗尔的India Institute of Science，住在他们的guest house。
这个guest house环境非常美，因为在树林中，其实整个印度理学院（India Institute of Science）都在树林中。唯一觉得不舒服的是，guest house的装修水平大约是我们十年前的水平，例如抽水马桶的坐垫很薄，坐上去很不舒服。是不是印度的水很金贵？洗澡的水流非常小。
Guest house总是有几位荷枪实弹的士兵，这是为什么？我在机场也看到类似的士兵，那枪就像三八大盖，实在落后。
印度人阶级分明，做服务的人一开口就是sir。这一点比中国人强，当然，我不觉得印度政府有什么好。
他们的会议厅比我们一般的会议厅要专业多了。我们到现在为止已经换了三个会议厅，每一个都非常漂亮，效果非常好。例如昨天下午的Tata Auditorium里的主要会议厅很像意大利的国际理论物理中心的会议厅，只是看上去更大。
昨天下午是奠基石揭幕仪式，仪式后David Gross给了一个公众演讲，演讲的题目是The role of theory in science，计划的一个小时演讲他讲了两个多小时。
点击阅读全文 »
分类于 理论物理 | 打印 | 56 条评论 »
2009年12月26日, 星期六
这是一篇不折不扣的广告文，宣传一下我和一些合作者最近的工作。
第一篇是
More studies on Metamaterials Mimicking de Sitter
这是我和苗荣欣、庞毅两位同学的合作。我最近一直在宣传用超颖材料模拟引力场，特别是用超颖材料模拟引力场中的量子效应，原因是我们计算了de Sitter空间中的Casimir 能量，发现这个能量在紫外发散之外还有一个“红外”发散，如果考虑将空腔或de Sitte置于视界之内一点，这个红外项就变成有限的了，而且与空腔尺度成正比，这正是暗能量的形式。我们的计算说明Casimir能量至少是暗能量的不小的一部分，而且过去发明的所谓stretched horizon有“实验基础”，因为如果没有stretched horizon，Casimir能量可以远远大于暗能量。原始的计算见：
Casimir Energy, Holographic Dark Energy and Electromagnetic Metamaterial Mimicking de Sitter
当然，设计超颖材料并测量Casimir能量并不容易，而且还存在一个理论上的问题。这个理论问题是，超颖材料存在色散，也就是说不会对所有频率都有效。在新的文章中，我们指出并不需要一个对所有频率都有效的材料，原因是Casimir能量存在一个特征频率，这个频率就是
，其中L是超颖材料的半径。那么，Casimir能量是如何变大的？非常有意思的是，当量子模的角动量量子数
的时候，边界条件给出上述的特征频率，这里d就是超颖材料的结构长度，在引力中大约是Planck长度。考虑到简并度
，我们得
这正是我们最初用“严格”的数学方式得到的结果。
点击阅读全文 »
分类于 理论物理, 宇宙学 | 打印 | 29 条评论 »
2009年12月23日, 星期三
一些日子前，我在Johannes Koelman的博客上读到一则有趣的故事，故事说，荷兰弦论家Erik Verlinde最近导出了引力，当然是通过全息原理。
如果这故事是真的，我觉得是一个进步。我们很长时间焦虑的一件事是从所谓的量子引力导出全息原理，这种焦虑是否类似一个多世纪前Lorentz等人焦虑如何从电磁理论导出Lorentz收缩？如果我们像爱因斯坦一样，像接受光速不变原理一样接受全息原理，也许我们可以导出量子引力和经典引力，而不是相反。
可惜，Johannes Koelman并没有给出任何细节，上网查，也没有Erik Verlinde的最新文章。他今年只写了两篇文章，他本不是一个高产的人，也不随便将一篇文章抛出（惭愧，今年在我名下的文章有11篇，还有一篇正在完成中）。不过，从Johannes Koelman博客中的照片看出，Verlinde的口袋里确实有些货。
Verlinde今年的两篇文章是
A Black Hole Levitron
Holographic Neutron Stars
且慢，先不要去读这些文章，它们与从全息原理导出引力无关。
我们先看看Koelman是如何推测Verlinde的工作的。（与Koelman不同，我用单位制：k=c=hbar=1）
假定黑洞表面上有温度T，那么每个自由度有能量1/2 T，假如有N个自由度，则总能量是1/2 NT。这个能量等于黑洞的质量M。
接着，我们需要关于N的公式。全息原理告诉我们，
，其中是一个基本面积单位。所以，我们有
另外，根据Unruh，黑洞表面温度由加速度决定，即
，将此式与上式比较，得
点击阅读全文 »
分类于 理论物理 | 打印 | 52 条评论 »
2009年12月20日, 星期天
第一个新闻，其实已经有点老了，就是CDMS发现了暗物质粒子的迹象。（其实还有第三个新闻，这第三个是理论新闻，我正在看，留作以后的话题吧）
我用迹象，是说这个结果还不能算发现。在粒子物理中，发现必须有5
以上的证据，而此次结果，只有一个左右。
CDMS的论文已经在arXiv贴出，但估计要下礼拜一或礼拜二才能看到。摘要为：
We report results from a blind analysis of the nal data taken with the Cryogenic Dark Matter
Search experiment (CDMS II) at the Soudan Underground Laboratory, Minnesota, USA. A total
raw exposure of 612 kg-days was analyzed for this work. We observed two events in the signal region;
based on our background estimate, the probability of observing two or more background events is
23%. These data set an upper limit on the Weakly Interacting Massive Particle (WIMP)-nucleon
elastic-scattering spin-independent cross-section of 7:0 × 10..44 cm 2 for a WIMP of mass 70 GeV/c2
at the 90% con dence level. Combining this result with all previous CDMS II data gives an upper
limit on the WIMP-nucleon spin-independent cross-section of 3:8 × 10..44 cm 2 for a WIMP of mass
70 GeV/c2 . We also exclude new parameter space in recently proposed inelastic dark matter models.
点击阅读全文 »
分类于 理论物理, 宇宙学 | 打印 | 31 条评论 »
2009年12月14日, 星期一
超颖材料是最近几年刚兴起的一种新型材料，与传统的光学材料不同的，超颖材料的光学性质不是由材料本身的成分决定的，而是由其内部人工造出的结构决定的。
《哈利·波特》里出现过魔法隐身斗篷，那时还是科学幻想甚至是神话，现在，利用超颖材料，人们在一定程度上实现了隐身斗篷。当然，以目前超颖材料的发展程度，我们离制造出实用的隐身衣还很远。而以这个领域的发展速度，我们可以想象不远的未来能够做出有实用价值的隐身材料。
最普通的超颖材料可以改变光的折射现象，新的折射现象是自然界中存在的材料实现不了的。我们知道，当一种材料的折射率大于1时，从真空（或空气）中入射进这种材料的光线被偏折，而且光线与材料表面的垂线的夹角小于入射光与垂线的夹角，且两条光线在垂线的两边。而超颖材料可以实现负折射率，用通常的折射公式我们得知，入射光线和折射光线分布在垂线的同一边！
材料的光学性质主要由两个参数决定，一个是介电常数，一个是磁化率，这两个常数分别决定了材料中静电和静磁性质，而波动的电磁波（光是电磁波）在材料中如何传播则同时取决于这两个参数。一个透明材料中，这两个参数都是正的，而一个材料如金，介电常数是负的，但磁化率却是正的。材料的折射率是两个常数乘积的平方根，所以对于这种材料，折射率是虚数，从而材料是不透明的。前面提到的人工负折射率材料，介电常数和磁化率都是负的。早在上世纪60年代俄国物理学家Victor Veselago就在理论上分析过这种材料，他得出结论，这种材料是透明的，但折射率是负的。在当时，还没有人敢于想象我们有一天会制造出这种材料。
点击阅读全文 »
分类于 理论物理 | 打印 | 63 条评论 »
2009年12月11日, 星期五
1、一个具有纪念意义，但并没有实质意义的事情是，LHC在12月8号实现了两束相对运动的能量为1.18tev质子束。ATLAS展示了一个含有两个喷注的事例：2-jets event at 2.36Tev，这个能量超过了Tevatron。
Tommaso Dorigo写道
Well, as you know I cannot say anything about internal matters of the CMS experiment at the LHC, but I know that other sites will have information pretty soon on the matter. So my advice for tonight is to browse the web, and possibly the site of less discreet bloggers than myself. The CERN twitter feed might also be a good idea… All I can say is that LHC is working like a charm these days!
点击阅读全文 »
分类于 理论物理 | 打印 | 63 条评论 »
...
