理论物理研究所

近日，中央人才工作协调小组专家咨询服务活动山西行启动仪式举行，作为系列活动之一，中国科学院院士、中国科学院理论物理研究所学术所长蔡荣根研究员莅临山西大学进行学术交流。山西大学是我国最早创立的三所国立大学之一，已经走过118年的办学历程。蔡荣根院士一到学校，就来到校史馆，详细了解山西大学在革命、建设、改革开放等不同历史时期的办学情况。他仔细阅览了记载着山西大学历史变迁的重要史料，近距离俯身观赏馆藏珍迹，一边参观，一边询问，赞许山西大学悠久的办学历史和深厚的文化底蕴。蔡荣根院士与陪同参观校史的山西省教育厅厅长吴俊清和山西大学党委书记王仰麟边走边谈，就学校人才培养、科研合作、学科建设、争创一流等话题进行交流。微波电场精密测量、量子信息网络、量子存储以及单原子的量子操控研究特色鲜明，在量子科技方面取得了一系列具有国际影响的成果。参观校史馆之后，蔡荣根院士来到实验室，听取引力波大型探测装置项目的情况汇报，并与项目组成员讨论关于引力波探测的理论和实验方案，提出了建设性意见。针对师生提出的研究问题，蔡荣根院士一一解答。省高校工委副书记何林有、组织部部长张云鹏，山西大学光电研究所彭堃墀院士、张天才副校长、张靖所长及项目组科研人员、相关部门负责人一同参加有关活动。当天下午，山西大学容纳500多人的博雅报告厅气氛热烈。蔡荣根院士以“广义相对论、黑洞和引力波”为题，带领师生仰望星空，揭开黑洞和引力波神秘的面纱。报告会由副校长张天才主持。蔡荣根院士用通俗科普的语言，从2019年超大质量黑洞照片及2015年LIGO首次探测到引力波这两个重大事件引出有关黑洞、广义相对论、引力波的相关知识。他介绍了引力波的观测历史、主要方式和物理效应，讲解了引力波微弱特性，对广义相对论、黑洞和引力波的研究意义、国内外研究动态、未来的发展方向等问题作了详细解读。他指出，随着引力波探测灵敏度的不断提高，人类或将探测到原初引力波、宇宙随机背景辐射以及其他基础物理相关的物质，从而为超越粒子物理标准模型和广义相对论等提供新的素材和研究方向。报告会上，师生们就相对论、量子力学、未来物理学的发展以及科幻电影里引力波传递信息等有关问题进行提问，蔡院士耐心风趣的回答，深刻而独到的见解引起热烈掌声。蔡荣根院士十分关心国家重点实验室的建设。报告会后，他再次来到量子光学与光量子器件国家重点实验室。在山西大学光电研究所所长张靖教授陪同下，他参观了原子系综量子相干效应、腔量子电动力学、超冷玻色费米混合气体等实验室和非经典光场产生与应用、全固态激光器等实验。他充分肯定了实验室的发展和取得成就，并对实验室建设提出宝贵建议。离开学校前，蔡荣根院士来到彭堃墀院士的办公室，两位院士就光电研究所建设和实验室发展、人才培养等问题进行充分交流。参加活动的师生表示，非常珍惜这次来之不易的学习机会。这次院士行活动架起了天文学和光学、院士专家与青年科技工作者以及中科院所和地方高校之间的沟通桥梁。我们要以这次活动为新的起点，与蔡院士团队建立常态化交流机制，共同推动山西省在大科学装置布局中取得新的突破。蔡荣根，中国科学院理论物理研究所研究员，学术所长，中国科学院院士，国际广义相对论和引力学会会士，十三届全国政协委员。现兼任中国物理学会常务理事，中国物理学会学术交流委员会主任，中国物理学会引力和相对论天体物理分会主任，国际广义相对论和引力学会理事，亚太物理学会天体物理，引力和宇宙学分会副理事长，金砖国家引力，天体物理和宇宙学学会理事长，亚太理论物理中心（APCTP)理事会理事。研究领域：引力理论和宇宙学，曾获国家自然科学奖二等奖，汤森路透全球高被引科学家奖。国家自然科学基金委重大项目“引力波相关物理问题研究”负责人，创新群体项目“粒子物理和宇宙学”负责人，发表论文260余篇，论文被引用16000余次。

11月3日，美国物理学会顶级学术期刊《物理评论快报》 (Physical Review Letters)在线刊登了山西大学理论物理研究所在超冷原子量子模拟领域的研究进展，论文题目为“Spin-Nematic Vortex States in Cold Atoms”。该论文的第一作者为山西大学理论物理研究所的青年教师陈立，两位共同通讯作者分别为浙江理工大学的张云波教授和美国莱斯大学的浦晗教授。寻找和观测新的拓扑量子物态是物理学的重要研究方向之一，因为拓扑态在拓扑量子计算、拓扑材料器件等方面具有较大的潜在应用价值。近些年来，基于超冷量子气体的人工规范场和人工自旋轨道耦合为拓扑物态的研究提供了一个便利的量子模拟平台，但绝大多数相关讨论都局限于自旋矢量算符空间。事实上，在高自旋的量子体系中，自旋向列张量是与自旋矢量具有同等地位的物理可观测量，因此其亦是构造和实现拓扑量子态的理想载体。在这篇最新的研究工作中，作者在超冷玻色-爱因斯坦凝聚体中预言了一类新的低能拓扑量子物态--自旋-向列涡旋态。不同于传统的自旋涡旋，自旋-向列涡旋存在于一个由自旋矢量和向列张量联合张成的第二类SU(2)子空间之中，且随着系统参数改变亦可呈现出奇异（singular）或无核（coreless）的涡旋状态。在特定的情况下，这类涡旋受到一个特殊的Z2对称性保护从而呈现出整数的拓扑量子数。这一理论研究对凝聚态物理中挖掘和观测新的拓扑量子物态起到积极地指导作用。这项工作获得了国家自然科学基金的支持。（通讯员：山西大学张晓霞来稿）

斯蒂芬霍金中心是普里美特理论物理研究所(PI) 的扩建项目，旨在为这所世界知名的研究机构提供具有创新性的解决方案。作为全世界最大的理论物理研究中心，PI为致力于开展最前沿的学术研究，培养下一代科学领头人，并通过屡获嘉奖的教学策略来传递物理学的力量。新建的中心使既有的设施规模扩大了一倍，从而为PI日益拓宽的研究领域提供了充分的空间。▼建筑外观，exterior view▼立面细部，facade detail基于PI校长——Neil Turok博士提出的“为思索宇宙的大脑提供最理想环境”的理念，该项目使PI的多学科环境得到了全方位的体现。设计策略关注于“有条理的碰撞”：将动态的物理和视觉关联与不同类型的理想工作环境相结合，包括安静的私人学习区域、交通空间中装有黑板的角落、舒适的交流区域和配备有先进视听和IT设备的正规演讲室等，以期为全球同行起到支持和帮助的作用。▼新建的体量整体悬浮在反射水池上方，几乎没有占用额外的建筑空间， ▼从大厅望向水池区域，interior view▼夜景，night view多层的交通中庭连接了三个主要的研究区域，为中心的日常体验注入活力。剖面上的处理打破了传统的楼层分割，使科学家们能够在穿梭于建筑的过程中随时碰面交流。从建筑的入口处可以直接看到互动区域的半层，凸显出浓烈的研究氛围。设计中的一个关键动作是将咖啡厅这一社交核心从原先的四层迁至首层，使其成为入口序列的一部分，以促进自发或有计划的邂逅与交流。▼大厅，lobby▼多层的交通中庭连接了三个主要的研究区域，为中心的日常体验注入活力，coupling three central research pods with a multi-storey circulation spine, the daily experience of the expansion is animated by collaborative discourse▼交通空间，circulation该方案的最主要目的是在尊重既有的PI大楼的基础上扩建新的空间，并使二者融为一个整体。在场地有限且靠近冲积平原的情况下，设计带来的挑战变得更加复杂。新建的体量整体悬浮在反射水池上方，几乎没有占用额外的空间。扩建的部分被谨慎地布置在既有空间的周围，使其保留了形式上的纯粹性，同时使四个楼层彼此相连，并构建出一个与城市连接得更加紧密的入口序列。扩建部分的用色虽然与既有的部分保持了一致，却保持了自身的特性。新的研究区域被集中在连续的、以锌材打造的连续空间，象征着“以互动提高创造力”的新使命。▼咖啡厅被迁至首层，成为入口序列的一部分，the café was relocated to the ground level as part of the entry sequence▼各种形式的交流和工作环境，a variety of ideal work environments▼教室，lecture hall▼走廊中的黑板角，blackboard corner该项目已得到LEED银级认证，高性能的建筑外壳包含了复杂的双模式通风系统，能够通过交通空间实现自然通风。生态屋顶结合以可调节的制冷系统，使建筑能够环保而高效地运转。▼室内细部，detailed view▼场地平面图，site plan▼首层平面图，ground floor plan▼二层平面图，second floor plan▼四层平面图，fourth floor plan▼剖面图和扩建示意图，section and diagram

“我们曾经想过会引起关注，这个结果肯定非常重要，但还是没预料到会有这么大轰动。” 谈及美国费米国家实验室公布的缪子反常磁矩实验（Muon g-2 实验）首个结果，亲自参与该项目的上海交通大学物理与天文学院教授李亮告诉 DeepTech。近日，美国费米实验室向世人宣布了一项振奋人心的消息——缪子的行为与标准模型理论值不符！而缪子反常磁矩的实验结果，有可能会开辟一个新的物理研究领域，甚至开启一个新的物理纪元。图 | 费米国家加速器实验室的 Muon g-2 环（来源：美国费米国家实验室）值得一提的是，上海交通大学于 2012 年成立了缪子物理研究团队，并参加了费米国家实验室主持的缪子反常磁矩实验，团队由李亮教授与该校许金祥副教授领衔。图 | 许金祥副教授（左） 、李亮教授（右）（来源：受访者）上海交大团队同时参与了缪子进动频率、精确磁场的测量、校准以及束流动力学效应等方面的研究，是当前合作组中参与各项测量任务最全面的实验团队之一。对于该实验，学界可以说是翘首以盼，因为缪子反常磁矩实验是对标准模型的最严格检验，不过这个模型并非那么完美，因为自然界可能还存在某种未发现的粒子、或未知的作用力，因此不论哪一种，都将是震惊物理学界的发现。神奇的缪子缪子又称 μ 子，于 1936 年被瑞典裔美国物理学家卡尔安德森发现，它是一种不稳定的基本粒子，其带有一个单位负电荷，静质量为电子的 207 倍（约 105.6 MeV/c），可以看成是超重版的电子。此外，缪子的衰变产物包含电子和中微子。历史上，关于缪子的研究有很多，在杨振宁和李政道的宇称不守恒理论研究中，也曾见到它的身影。而如今，缪子反常磁矩的实验结果，又增添了它的神秘色彩。所谓 “磁矩” 其实就是粒子磁性的表现，每个带电基本粒子由于自旋，都有自己的磁矩。根据经典理论，基本粒子的磁矩中 g 因子都是 2。图 | Fermilab MC-1 大楼中的 Muon g-2 粒子存储环（来源：美国费米国家实验室）但是，空间的量子泡沫效应、以及与其他粒子的相互作用，都会对粒子的磁矩产生微小的影响，而这个微小的量子修正就是反常磁矩（g-2）。其实早在 2001 年，就有来自美国布鲁克海文实验室的团队，进行了缪子反常磁矩测量的实验，并得到了与标准模型偏差 3.7 倍标准方差（3.7σ）的结果，该实验结果最终于 2006 年以论文形式发表。粒子物理的标准模型是一套描述强力、弱力、电磁力及它们组成所有物质的基本粒子的理论框架。它隶属量子场论的范畴，并与量子力学及狭义相对论相容。截止目前，几乎所有对以上三种力的实验结果，都合乎该理论的预测。但是缪子反常磁矩结果的超出，是对标准模型模型的一个挑战，它表明该模型也许并不是那么完美。时隔二十年，2021 年，费米实验室进行了更加精确的实验，其结果与布鲁克海文实验的结果基本一致，两者综合测量的结果与理论值的偏差为 4.2σ，这再次表明缪子的反常磁矩与理论模型的预测确实有偏差。大多数粒子学家们一致认为，这一结果相当重要，但要成为坚实有力的证据，还需要达到 5σ。“5σ” 是粒子物理学用来判定发现的通用标准，也称 “5 倍标准方差”，取得等于或者高于 5σ 的实验结果，就能被 “坐实 “为 “铁证”。在统计学上，这是置信区间的另一种说法，例如 95% 的置信区间，其标准方差约为 2.5σ，99.7% 的置信区间则为 3σ，而 5σ 就意味着只有百万分之一错误的概率。图 | 在 2013 年检查 Muon g-2 环（来源：美国费米国家实验室）而此次实验有如此高的测量精度，堪称是当今粒子物理学、乃至整个物理学精度最高的实验之一。之前布鲁克海文实验室的核心装置 “储存环” 被运到费米实验室，由 7 个国家、35 个研究单位的近 200 个科研工作者组成的研究团队，对实验设备进行建造和调试，并对每个细节都提出了最高要求，才达到这样的测量精度。图 | 左图：上一代的缪子反常磁矩实验于 1990 年代在美国长岛的布鲁克海文实验室进行。2013年人们使用驳船和卡车，将近 700 吨重的储存环沿大西洋海岸，横穿墨西哥湾、然后沿密西西比河和德斯普兰斯河上运送到至费米实验室进行新实验的建造；右图：2013 年 7 月成千上万的人庆祝它的到来（来源：Quanta Magazine；左图 Darin Clifton；右图 Reidar Hahn）该实验的目的是测量缪子的磁矩，研究团队将大量缪子注入到 “储存环” 中，并让它们在其中像陀螺一样一边旋转一边自转（专业术语为 “自旋 “）。由于缪子带电，它们会与磁场相互作用，缪子的自旋方向进而会发生偏转（专业术语为“进动”），就像陀螺转动时的轴心会发生偏转一样。通过测量缪子在磁场中的进动频率，就能测量其磁性（更准确地说是磁矩）。总之，通过测量缪子在磁场中旋转时的自旋摆动频率，就能测量出其反常磁矩。图 | 缪子的反常磁矩与标准模型预测值有较大偏差（来源：Quanta Magazine）成为颠覆标准模型的有力证据？实验结果表明，对比标准模型预测值，缪子的磁矩有较大偏差，这与布鲁克海文国家实验室的发现一致。那么本次实验，会成为颠覆标准模型的有力证据么？中科院理论物理研究所研究员杨金民表示：“此次的实验结果精度上来说是高了一些，但是其结果的中心值，较上次向标准模型的预言值靠近了一些，所以还需后续实验来验证。如果精度有保证，后续实验结果的中心值向标准模型靠近，那么对标准模型就是有利的。假如未来的实验结果，能跟标准模型的偏离达到 5σ 以上，我才认为是颠覆性的或者说是突破性的成果。”中国科学院理论物理研究所研究员舒菁告诉 DeepTech：“不过就算有精度更高、足够多的实验数据支撑，也不能在短时间内认为标准模型不适用，因为标准模型理论格点计算值现在并不明朗，我们同样需要在理论计算方面提高精度，降低系统误差，不同小组的计算结果达成共识。如果实验结果和理论计算，都在足够精确的范围内，并且又有统计意义上的大偏差，这时才能比较肯定地认为存在新的物理规律。这并不意味着直接否定标准模型，只能证明标准模型存在拓展的空间、和适用范围。因为标准模型是一种一般化模型，而在有些极端的领域，可能会有所偏差。就像在相对论问世之前，牛顿经典力学也被认为是宇宙中普遍适用的物理原理，但在 ‘高速’ 运动下，还是要遵从相对论理论。我们不能说牛顿经典力学是错的，只能说存在适用范围。而新的理论基本都是在原有基础上，在更高层次进行拓展。此次实验结果可能表明的是标准模型少了元素、少了新粒子或者作用力，或者我们对于标准模型的理解需要考虑到更多的修正，而这也是未来理论研究的方向之一。”图 | 缪子反常磁矩两次实验结果和标准模型预测值之间的关系（来源：PHYSICAL REVIEW LETTERS）提及未来实验的研究方向，李亮表示，将继续进行相关实验研究和数据分析，测量精度将在明年和后年得到提升，最终结果很有可能达到 5σ 以上。而来自日本的研究团队也将通过另一种方式对其进行验证。如果两种实验的结果相类似，那么就能成为非常牢固的证据。缪子反常磁矩的偏差已被发现了 20 年，之所以直到现在才做出重要结论，是因为实验难度确实很大。李亮坦言：“其一，实验的精度要求特别高，要达到百万分之一以下，而本次实验几乎是整个粒子物理实验中精度最高的实验之一，你很难找到比这个要求更高的实验，所以要花费很长时间；其二，因为要测量缪子，所以必须得有大量产生缪子的地方，而缪子源在全世界也非常少。目前在美国合适的缪子源只有费米实验室有，原来的第一个缪子源在布鲁克海文实验室，但是后来该缪子源被关闭，所以他们的实验就没有继续下去。直到后来利用费米实验室的加速器，才建造和铺设了一个新的缪子源进行实验。而中国现在也在广东的东莞建造缪子源，所以非常期待以后在中国也能开展缪子相关的前沿基础研究。其三，得到测量结果以后还要进行细致的误差分析，2018 年我们就把数据采集完，但直到 2021 年才得出比较明确的结论，因为我们必须得非常小心，各种误差都考虑到，然后才能对外公布结果。”杨金民也表示，这类研究不是说有钱就可以，美国从几十年前就开始做实验，2006 年相关结果发表后，此后十几年间始终没有其他国家做同类实验。缪子会走入寻常百姓家么？说到缪子和老百姓有何干系，李亮拿相对论做了一个比喻：“相对论，当时也是轰动学界的理论，但也未能在理论面世后的若干年内，较大程度地改变人类生活。因为相对论描述的是极端高速运动下的物理规律，并不适用于日常生活。但自信息革命以来，特别是人类发射的卫星到了太空以后，由于引力的影响，相对论的修正效应就变得非常明显。以卫星定位系统为例， 如果不考虑相对论，那就没有办法定位。因此，从纯理论到科技应用改变生活，是需要时间的。”缪子具有很奇特的属性，这一发现并不会立刻改变人类生活。然而前沿基础科学的影响虽然会迟到，但是永远不会缺席。经过一段时间的发展和酝酿，从前沿基础研究、到科技应用、再到改变人类生活的过程必然会发生，而且每次的影响都非常巨大和深远。而本次研究，就像在探索路上发现了一条十分隐秘的小路，走的人多了，这条路的去向才会逐渐清晰。

来源:光明日报2018年3月14日，76岁的物理学家霍金在英国家中去世。霍金被认为是20世纪下半叶最重要的理论物理学家之一，是继爱因斯坦之后最有社会影响力的物理学家。生命有时，科学不灭。这位科学家的传奇人生虽然落幕，但他的故事和他留下的精神财富却将长久流传。最杰出的理论物理学家之一霍金在学术上建树颇多，特别是宇宙起源和黑洞研究。中国科学院理论物理研究所的安宇森、王少江介绍，霍金和彭罗斯共同提出了奇点理论。彭罗斯证明了黑洞内部存在奇点，而霍金则将这一证明用在整个宇宙的研究中。这是霍金博士论文的主要内容，安宇森认为,奇点定理的证明“是经典广义相对论的集大成者。”此后，霍金的研究从宇宙学转向黑洞，他和同事们提出了黑洞热力学、“霍金辐射”、黑洞信息佯谬、黑洞“软毛定理”等概念和理论，将人类对黑洞的认识不断向前推进。中国科学院国家天文台苟利军研究员的主要工作是从天文观测角度寻找黑洞并确认它们的存在，他说：“说霍金是我们这个星球上最了解黑洞的人，一点儿也不过分。”这样的霍金为什么没有获得诺贝尔奖？中国科学院高能物理研究所张双南研究员说，霍金本人也曾被问到过这个问题，他这样回答记者：“因为我的黑洞蒸发（即‘霍金辐射’理论——记者注）还没有被观测或者被实验证实。”中国科学院理论物理研究所所长蔡荣根院士解释说，霍金在1974年提出了“霍金辐射”理论，即黑洞具有辐射，且辐射是一个黑体谱。通过辐射的黑体谱，霍金给出了黑洞温度的表达式。简单地说，也就是“黑洞不黑”。这一理论将引力、量子力学、热力学等联系在一起，是理论物理的一次重大突破。张双南说，显然霍金认为“霍金辐射”理论是自己最重要的学术成就。虽然这一理论基础非常牢靠，也得到了世界上绝大多数学者的认可,但可惜的是，“霍金辐射”至今仍未被实验观测到，“未经实验或者观测验证的理论模型就仍然有可能不正确，这或许就是霍金至今仍未得到诺贝尔奖的原因”。最有社会影响力的科学家2006年6月19日，霍金应数学家丘成桐等人的邀请来中国参加国际弦理论大会，并在开幕式上作了《宇宙的起源》主题演讲。那是霍金第三次，也是最后一次来中国。记者当时有幸参加了在人民大会堂举行的开幕式。看着轮椅上的霍金，听着电子合成的声音讲述最深奥的宇宙秘密，对听众而言，这本身就是一场科学的盛宴。复旦大学教授施郁曾在剑桥大学理论物理与应用数学系工作过，是霍金的同事。“我和霍金教授没有直接交往，但对他印象颇深。”施郁说，霍金与其他人一样正常上班、出席报告会，别人作报告结束后，他会用语音合成器提问。“霍金的很多研究成果是在他身体出现问题后取得的，黑洞‘软毛定理’就是他和同事在2015年提出的。”施郁说：“他对学术的执着令人钦佩，值得我们每一个人学习。”时至今日，霍金的影响力已经远远超出科技界，成为公众最为熟知的科学家。科研之余，霍金花了大量时间撰写科普书籍，作科普报告。《时间简史》被翻译成40多种语言，并多次再版，发行量超过数千万册。之后，他陆续出版过14本书籍，还参与了6部影视剧或系列片的拍摄。苟利军说：“霍金的口才非常好，他在英国广播公司里斯讲座上的两次演讲被整理成《黑洞不是黑的》一书发表。他的演讲如同宇宙探索和理论物理发展的历史课，清晰易懂、深入浅出，许多天文‘梗’和比喻用得妙趣横生。”中国科学院国家天文台研究员郑永春说：“科学界要感谢霍金，因为他，天文、物理和宇宙研究吸引了大众的兴趣，得到了更多人的支持。公众要感谢他，因为他，很多人对宇宙和科学前沿产生了兴趣，从而改变了他们的世界观、人生观和价值观，他们中的一些人甚至走上了科学研究的道路，成为新一代科学家。我们太需要霍金这样的公众科学家了，他是科学的代言人，他向公众介绍科学前沿，吸引公众、决策者关心和支持科学的发展。只有这样，科学之光才能照亮人类社会的各个角落，照亮普通人的人生前行道路。”（齐芳）

不可否认，数学好的人特别会赚钱，毕竟钱就是那一串数字，赚钱就是增加的概念，亏损就是相减，如果数学不好，看着那串数字，虽然知道有变化，但变化出现在哪部分，就理不清了。詹姆斯·西蒙斯就是一个天才级的数学家，他最为有名的成就在于“全球收入最高的对冲基金经理”，在华尔街低调捞金低调捞金1500亿。西蒙斯出生于1938年，是马萨诸塞州鞋厂老板的儿子，20岁从麻省理工学院数学系毕业，23岁就拿到了加州大学伯克利分校的数学博士学位。在上世纪六十年代，西蒙斯待在美国国防研究院做研究，此外还在麻省理工学院和哈佛大学任教。1976年，西蒙斯拿到了全美维布伦奖，年纪轻轻就已经是声名远播的大数学，享受到了阵阵喝彩。然后西蒙斯就一头扎进了华尔街，这片寸土寸金的地方，这个闻名于全美乃至世界的金融中心。像美国罗斯柴尔德财团、摩根财团、洛克菲勒石油大王、高盛集团和杜邦财团等开设的银行、保险、航运、铁路等公司的经历均集中于此，出入这里的财阀，对于钱是没有多大概念的，那就是一串数字。1978年，西蒙斯一头扎进了华尔街，在此创建了一家投资基金，开启了他的捞金，不过他捞得很低调，并不声张，但赚得是盆满钵满。特别有意思的是，西蒙斯的文艺复兴科技公司开发出了许多数学模型，以此用来分析和交易。虽然文艺复兴科技的专家并非专业的金融人士，他们可能是数学家，是物理学界，是统计学家，但他们在金融界却发挥出了他们的真才实能，也难怪老话说“学好数理化，走遍全天下”。2006年，西蒙斯被国际金融工程时协会评选为了年度金融工程师，不过西蒙斯也被骗过，他在麦道夫骗局中损失了540万美元，但他在2006年，向Stony 大学捐赠了2500万美元，用于大学的数学和物理研究。众人皆知股神沃伦·巴菲特，钱到了巴菲特的手中，那就是钱生钱的概念，2020年4月，沃伦·巴菲特以5900亿元人民财富名列《胡润全球百强企业家》第三位，但其实低调的西蒙斯管理的大奖章基金的平均年收益率比巴菲特还要高很多。据了解，从1989年到2009年的20年间，西蒙斯的操盘比巴菲特和“金融大鳄”索罗斯还都要高出10余个百分点。当然，作为物理学家，曾在纽约州立石溪大学任职爱因斯坦讲座教授兼理论物理研究所所长的杨振宁与西蒙斯，也不是一件奇怪的事情，西蒙斯曾在纽约州立石溪大学做了8年的纯数学研究，为数学系主任。而在现今杨振宁位于清华园办公室的墙壁，还悬挂着他与西蒙斯的合照，值得一提的是，西蒙斯是在杨振宁的建议下，向清华大学捐赠了陈赛蒙斯楼。杨振宁是在2003年底回到了中国定居，并且搬到了北京清华大学长住。天才级数学家一头扎进华尔街，低调捞金1500亿，杨振宁：是我朋友

加大稳定经费和人员经费的支持比例，减少竞争性经费的比例，无疑会是对基础研究领域最有力的支持和推动。撰文 | 庄辞（中国科学院理论物理研究所）1初见汤川所结束了东京之行（见《世界顶级基础科研机构纪行：东京大学IPMU研究所的开放与自由》），2019年2月27日下午，我和蔡荣根院士、王晓欢博士一起前往此行的第二站：京都大学基础物理学研究所。从东京到京都的新干线列车需要约3个小时的车程，途径大阪、名古屋等历史名城。列车并不宽敞，速度也比不上高铁，再加上心里急切地盼望着一睹京都大学基础物理学研究所（汤川理论物理研究所）这一著名的日本物理学诺奖诞生地的风采，更是觉得这火车开得有点儿慢。抵达京都时天色已晚，出租车载着我们沿鸭川一路行驶到下榻的芝兰会馆，放下行李我们便直奔京都大学。天空下着小雨，心情无比激动，激动的原因主要有两点：首先，汤川秀树（Hideki Yukawa）这个名字对于学习粒子物理理论的同学们来说是一座丰碑，汤川教授于1935年开创性地提出了介子学说，完美解释了质子和中子间如何传递相互作用，实现核子之间的相互转化，理论预言的新粒子于1947年在宇宙射线中被发现，并命名为π介子。为表彰他在核力的理论研究方面做出的杰出贡献，汤川秀树教授于1949年被授予诺贝尔物理学奖，成为了第一位获得诺贝尔奖的日本科学家，汤川理论物理研究所也因此而成立，汤川教授任第一任所长。除了汤川秀树教授，2008年，时任汤川理论物理研究所的益川敏英教授（Toshihide Maskawa），因1973年提出的Cabbibo-Kobayashi-Maskawa模型，也就是著名的解释弱相互作用中的电荷宇称对称性破缺的CKM矩阵模型，与小林诚和南部阳一郎一起获得了2008年的诺贝尔物理学奖，使汤川理论物理研究所再次扬名天下，成为国际顶级基础物理研究机构！于我而言，博士期间从事粒子物理理论的研究，在教科书里学到了介子理论和CKM模型，记住了汤川秀树和益川敏英的名字，现在，怀揣着瞻仰大神的心情来到他们曾经工作过的地方，激动和兴奋之情无法言喻。天黑的太快，加上下雨，到达汤川所时天已经全黑了，在研究所门口布告栏上赫然贴着一张海报：诺奖日历22位自然科学诺奖得主，星光熠熠，羡慕和敬佩之情油然而生！而京都大学这所被誉为“科学家摇篮”的日本著名学府，更是走出了10位诺奖得主和2位菲尔兹奖得主，令人景仰！我想，这也是我们此行的目的之一，看看是什么样的科研环境和人文精神成就了日本如此众多的诺奖得主？希望能窥见一些奥妙之处！2会见青木所长第二天一早，我们来到京都大学基础物理学研究所开展正式访问。京都大学基础物理学研究所（汤川所）的历史可以追溯到1949年，当时京都大学的汤川秀树教授获得了日本第一个诺贝尔奖。为了纪念这一历史性事件，京都大学校长立即提议在校园内为汤川创建一个纪念馆。1950年，日本科学理事会一致通过了这项请求，要求中央政府拨出一笔特别资金，用于促进理论物理研究。随后，来自全国各地的物理学家进行了热烈的讨论，支持建立一个新机构的想法，类似于哥本哈根的尼尔斯玻尔研究所或普林斯顿的高级研究院。汤川纪念馆（Yukawa Hall）成立于1952年，次年成为基础物理学研究所（RIFP）。RIFP是一个新型的国家理论物理研究中心，其设施开放，供整个日本理论物理学界开展合作研究之用。该研究所采用了一种新的运作方式：虽然它属于京都大学，但它的运行模式和基本政策由全国各地选出的物理学家代表和该研究所的学术人员讨论决定。RIFP发挥的独特作用之一是为物理学家们提供一个场所，讨论理论物理研究前沿的各种问题。全世界的许多物理学家参加了RIFP的专题讲习班和国际会议的组织，并在研究所待上一段时间，与其他人开展合作。研究所的研究方向扩展到理论物理学的许多主要领域，如场论、粒子物理、核理论、统计物理、凝聚态理论以及核和相对论天体物理学。1980年，它又增加了两个新的研究领域，非平衡统计物理和非线性物理。1995年，研究所的新大楼在汤川纪念馆旁边建成，用于开展更多的学术交流活动。路边的标示汤川纪念馆新大楼在研究所行政主管藤田裕子女士的安排下，我们与汤川研究所青木慎也所长进行了一次正式的会面。在会谈中，我们了解到，汤川研究所目前大约有30名固定研究人员，组成四个研究团队，分别是：天体物理和宇宙学、凝聚态物理和统计动力学、核物理理论和粒子物理理论，并包含一个引力物理研究中心。研究所每年面向全世界招聘博士后，目前有在站博士后26人，博士和硕士研究生共38名。研究所科研经费最主要的来源是日本政府，占研究所总经费的比例为70%，科研人员申请的竞争性经费只占30%的比例，其中不包括研究人员的薪资，这是由京都大学支付的。在日本，科研人员的科研经费只能用于组织学术活动和学术交流之用，不能用于薪资和博士后、研究生的劳务支出，他们的津贴是需要本人向日本政府另外申请的，因此，科研人员的经费宽裕与否并不影响其招聘博士后和招收研究生，只有研究水平和学术声望才能决定是否有年轻人愿意加入。与青木慎也所长的会面3巧遇汉森所长非常幸运的，此次到访，恰好遇到北欧理论物理研究中心（Nordic Institute for Theoretical Physics(NORDITA)）的所长汉森教授（Thors Hans Hansson）也在汤川所访问，汉森教授非常热情地向我们介绍了NORDITA的情况。NORDITA坐落在瑞典斯德哥尔摩阿尔巴诺瓦大学中心，面朝大海，风景秀丽。它的前身是成立于1957年的北欧原子物理研究所，一开始建在哥本哈根尼尔斯玻尔研究所旁边，2017年才搬到瑞典斯德哥尔摩，由斯德哥尔摩大学、瑞典皇家理工学院和乌普萨拉大学作为联合依托单位资助运行。经过半个多世纪，研究所已由当时的原子核物理研究拓展到目前的高能粒子物理、天体物理宇宙学、凝聚态物理、复杂系统和生物物理四个研究方向，固定研究人员维持在20-30人左右，博士后研究人员也大体相当，而研究生数量只有10人左右。NORDITA的理念是倡导开展好奇心驱动的基础理论物理研究，鼓励自由探索，通过举办大量的学术活动（长期和短期）吸引全世界的理论物理学家来到NORDITA开展研究工作，为全世界理论物理学家提供了一个高水平的合作交流平台。与Hansson教授会谈4汤川纪念室当天下午，我们参观了汤川秀树纪念室。纪念室位于研究所一层的走廊尽头，也就是当年汤川教授任所长时的办公室所在，走廊的墙上展示的是汤川教授的生平介绍和研究年表，橱窗里陈列着诺奖得主的论文集、手稿、照片和一些用过的物品。发黄的稿纸、工整的推演、斑驳的照片，这些被无数物理学家们反复研读、推敲和演算过的理论，历经半个多世纪，依然在那里，等待着下一位天才少年的质疑、挑战和推翻，我想，这，就是科学的价值，也是科学家们的价值和乐趣所在吧。汤川秀树纪念室汤川秀树办公室在汤川教授的办公室里，挂着他的一些书法作品，其中的两幅：“旅人”和“学而不厌”是汤川教授一生的写照。我们知道，汤川教授是一位没有到过欧美留学，完全在日本土生土长的理论物理学家。无独有偶，益川敏英教授也是一位毫无海外留学背景的理论物理学家，2008年赴瑞典领取诺奖是益川教授第一次踏出国门，甚至在诺奖致辞时，益川教授因为不擅长用英语演讲，而用日语演讲，现在来看，是否有些不可思议？在全球化背景下，在中西方文化日益交织融合的现代社会，从小学习英语、出国游学，似乎已经成为必备，而多年的海外留学经历，更是成为青年人才引进回国工作的敲门砖。这确实使得我们的国际化程度日益提高，也拥有了更广阔的视野和更多元的价值观。但值得思考的是，这是否是开展科学研究的核心竞争力？基础科学研究最宝贵的创新精神到底从何而来？带着这样的疑问，在蔡荣根院士的建议下，我和汤川研究所的张云龙博士，决定跟随蔡院士一起，走一走京都著名的赏樱小路，“哲学之道”。5“哲学之道”上的思索“哲学之道”位于京都东山山麓，从京都大学南门出来沿上坡路一直往东走，大约走上十分钟，便到达了“哲学之道”的起点。这是一条曲折幽长的散步小径，沿着人工河渠旁修筑，途经银阁寺、若王子神社和法然院，因哲学家西田几太郎经常来此散歩，思索人生哲理而得名。道路两旁沿着河道栽满了樱花树，据说是画家桥本关雪的夫人所赠，桥本关雪的纪念馆也坐落在哲学之道上。此时并不是樱花盛开的季节，虽然没有看到浪漫的樱花（早春），也没能观赏到东山满山晕染的红叶（深秋），但也因为如此，此刻，这条著名的观景小路人迹稀少，正适合闲庭散步。哲学之道一边散步，一边闲聊，想起自己的求学之路，也是有一些偶然和必然。我从高中开始喜欢上物理，起因却是高一第一次物理课单元测试的不及格，激发了我学习物理的斗志，开始倾注大量的时间和精力来钻研它，渐渐地，我被物理迷住了，物理课成为了我最喜欢的一门课，大学报考了物理系，研究生阶段开始学习高能粒子物理理论，直到博士毕业。期间，也曾历经重重困难，很多时候，问题在那里，数据在那里，可就是想不出来也解不出来，那种挫败感，让你无法解脱，脑子里无时无刻不在思考这个问题，如痴如醉，为之疯狂！现在的我，虽然不再直接从事科研工作，但也一直关注和热爱着，深知基础科学研究之路的艰辛与漫长，孤独与寂寞。在我看来，科学研究始于个人兴趣，是自然发生的，好奇心和征服欲驱动着你去探索和发现，是一种本能的需求；但自然的奥秘如此深隐，即使是最智慧的头脑，付出了无尽的努力，也不一定就能探知一二，有时甚至还需要一点捉摸不定的运气。汤川秀树在他的自传中曾经提到，他在研究的过程中，曾经废寝忘食地思索，患上了失眠症，时而昏昏沉沉，时而又异常清晰，经历了无数次的失败，才最终取得了成功。当时，量子物理学刚刚兴起，而日本当时在这方面的研究还几乎空白，汤川教授大胆地选择了自己的研究方向，并且在没有人可以交流讨论和学习借鉴的情况下，完全凭借个人的努力达到了巅峰。全身心的投入和坚韧不拔的精神，刻苦的努力和勇往直前的勇气。我想，唯有这些才配得上人类最原始、最天真的好奇心吧！正如这条哲学之道，曲折漫长，沿途风景如画，却也暗藏玄机，时而结伴而行，时而禹禹独行，但唯有坚持到底才算是完成了一次旅途。科学研究之路更是如此，那些所谓的灵光一现，思想的火花，都是在无边无际的黑暗中探求得来的，创造力的产生是建立在人类思维进阶的基础上的，打破常规需要勇气，更需要的是思维方式的转变，而这种从量变到质变的飞跃，唯有经历过最深度思考的人才有机会获得。我们现在谈创新、谈突破，强调环境、强调条件，什么样的环境才是好的环境？什么样的条件才是好的条件？原始创新贵在原始，基础研究只有第一，没有第二。目前我国对于基础科学研究的支持模式主要还是通过争取各级各类的项目经费，没有大项目加持的科研人员，很难维持基本的科研需求，而争取项目经费的过程往往导致原创性研究无法获得支持，没有人做意味着没有人评，没有人评必然也就评不过，这样的模式并不十分适合基础科学研究。加大稳定经费和人员经费的支持比例，减少竞争性经费的比例，无疑会是对基础研究领域最有力的支持和推动。我认为，像日本这样的经费支持模式是比较适合基础研究的，稳定性经费的比例远大于竞争性经费，科研人员无需申请大量的科研项目经费来维持自己的科研队伍和学术活动，而通过增加研究所的科研活动经费，以保证其科研人员都能普遍维持比较稳定的学术生涯，这才是切切实实能够为科学家们提供的长期稳定的支持和保障。除了谈环境，谈条件，我想，我们更应该关注科学家本身。我相信，几乎每一位科学家都是带着对科学研究的兴趣和科技报国的初心从事着自己的科研事业，令人幸福和甘心为之奉献的是科研本身带来的满足感，而不是科研经费、学术头衔，抑或是各种奖励和荣誉。科学家精神值得保护，而不是挫伤，应该积极倡导一种崇尚努力、崇尚奋斗的人文环境，保护和重视科学家们对科学研究的执着和热情，不以经费、帽子、论文、奖励来给科学家们分门别类，而是给予他们足够的时间、尊重和关爱，使得科学家们能够心无旁骛，放心大胆地追求心中所爱，假以时日，必定会遇见那灯火阑珊处！背景介绍2018年6月，在中科院数学与系统科学研究院席南华院士和理论物理研究所蔡荣根院士的大力推动下，中科院学部工作局通过了《从世界范围内数理科学研究的发展历程探索我国数理科学研究的突破之路》咨询项目的立项，该项目将总结世界范围内基础科学研究的发展规律和历史经验，对基础科学领域革命性、颠覆性成果的产出过程和所具备的条件进行分析和研究，并结合我国经济社会发展的实际情况，从基础科学的重点方向布局、高水平研究基地构建、机制体制环境优化、稳定经费支持、人才队伍建设等方面，探索出一条适合我国基础科学研究能够取得原创性突破成果的可行之路，为国家相关管理部门提供咨询建议。为了开展该项目的研究，项目首席科学家席南华院士和蔡荣根院士在前期进行了深入的探讨，并建议我与数学院科研处王晓欢博士，走访世界上知名基础科学研究机构，通过实地调研、对话访谈、采集资料，全面了解和分析它们成为世界基础研究领域顶级科研机构的关键之所在，他山之石，可以攻玉，这也是我们开启此次世界顶级科研机构之旅的初衷。（未完待续）本文经授权转载自“中科院理论物理研究所”。特 别 提 示1. 进入『返朴』微信公众号底部菜单“精品专栏“，可查阅不同主题系列科普文章。2. 『返朴』提供按月检索文章功能。关注公众号，回复四位数组成的年份+月份，如“1903”，可获取2019年3月的文章索引，以此类推。《返朴》，一群大科学家领航的好科普。国际著名物理学家文小刚与生物学家颜宁共同出任总编辑，与数十位不同领域一流学者组成的编委会一起，与你共同求索。

近日，发展中国家科学院（TWAS）在官方网站上公布了新增选院士名单，来自全球22个国家和地区的37位科学家入围，其中有7位来自中国大陆，四川大学物理系校友蔡荣根入围这一新增选院士名单。蔡荣根，1964年9月出生于浙江省杭州市，理论物理学家，中国科学院理论物理所研究员、博士生导师。1985年毕业于杭州师范学院物理系，1987年毕业于四川大学物理系获硕士学位，1995年于复旦大学获得博士学位。相继在中国科学院理论物理研究所，韩国汉城国立大学理论物理中心，日本大阪大学物理系从事博士后研究。2017年当选为中国科学院院士。蔡荣根主要从事引力理论和宇宙学研究。研究领域是引力理论和宇宙学，主要研究方向是黑洞物理，引力的基本性质，超弦理论和宇宙学等，在国际高水平的学术杂志上发表论文200余篇。曾获国家"杰出青年基金"资助、国务院政府特殊津贴、国家自然科学二等奖、重庆市自然科学奖一等奖、汤森路透全球高被引科学家奖等荣誉；先后入选"新世纪百千万人才工程"国家级人选、中组部万人计划百千万人才工程领军人才、国际广义相对论和引力学会会士、连续五年入选爱思维尔中国高被引学者名录（2014年-2018年）。发展中国家科学院成立于1983年11月，是非政府、非政治和非营利性的国际科学组织，致力于支持和促进发展中国家的科学研究。发展中国家科学院院士一般从发展中国家的著名科学家中选举产生，外籍院士从发达国家的著名科学家中选举产生。截至目前，全球共有发展中国家科学院院士1302人，分布在数学、物理学、化学、天文学、地学、生物学、农学、医学、工程科学、社会和经济学等十大领域。此外，本次同蔡荣根一起入选的另外6位中国大陆学者分别是：朱永官、陈军、郭烈锦、朱美芳、赵国春、杨彤。四川大学物理学院是四川大学规模最大和办学历史最悠久的学院之一，由原四川大学的物理系和原子核科学技术研究所（720所）、原成都科技大学的应用物理系和原子与分子物理研究所以及原华西医科大学的华西基础医学物理教研室于2001年7月合并组建而成。其中，原四川大学物理系正式建立于1926年，已有近九十年历史。四川大学核科学学科和微电子学科创立于上世纪五十年代，是全国最早拥有这些学科的少数高校之一；拥有"原子与分子物理"、"核技术及应用"以及"凝聚态物理"三个国家重点学科及培育学科；物理学自2011年起进入国际ESI排名全球前1%。四川大学的物理学科不仅具有雄厚的教学、科研实力，还先后孕育、发展出了学校的无线电电子学、光电技术和材料科学等学科，为学校的发展做出了重大贡献，也为国家培养了大量杰出人才，其中包括7位院士。1999年学院被确定为四川省第一批物理学人才培养基地，2007年成为国家理科基础科学研究和教学人才培养基地，2009年成为首批国家基础学科拔尖学生培养试验计划实施单位。承担了四川大学理、工、医科每年8000余名学生的大学物理及大学物理实验两大公共基础课教学工作，已经成为我国物理学及相关学科科研与人才培养的重要基地之一。素材来源四川大学

赵南元，清华大学教授，互动百度科学顾问。其水平之高，堪称科普界的“独孤求败”。李淼，中国科学院“百人计划”入选者，中国科学院理论物理研究所研究员，中山大学天文与空间科学研究院院长，弦理论学家，中国宇宙学第一人。张双南，中国科学院高能物理研究所研究员，中国科学院粒子天体物理重点实验室主任，中国天文学会副理事长，长江学者。郑永春，中国科学院国家天文台研究员，天文学“科普狂人”。饶毅，曾任北京大学生命科学学院院长、北京大学理学部主任，现为西湖大学创校校董会成员、首都医科大学校长。担任《知识分子》主编。被誉为“科坛海瑞”。烧伤超人阿宝，原名宁方刚，北京积水潭医院烧伤科主治医师。疫苗与科学，原名陶黎纳，上海市疾病预防控制中心免疫规划科主管医师。王麟，原名王俊永，铁路高级工程师，科学公园主编。科普医生博雅，血液科执业医师。刘博洋，天文学博士，“天文八卦学”专栏作者。孙正凡，科学松鼠会创始人，天文学家，《新京报》专栏作家，第六版《十万个为什么》编辑。欧阳自远，天体化学与地球化学家，中国月球探测工程首席科学家，中国科学院院士，被誉为“嫦娥之父”。