新華網廣州10月7日電南京時間7日18時許(斯德哥爾摩當地時間7日12時許),諾貝爾獎委員會宣布將本年度的數學學獎授予三位美國(裔)化學學家:英國伯明翰學院費米實驗室名譽院長北部陽一郎、日本筑波高能加速器研究機構名譽院長小林誠和臺灣京都學院湯川理論化學研究所名譽院長益川敏英。
其中,北部陽一郎占1/2,以嘉獎他“在亞原子化學中自發對稱性破缺機制的發覺”;小林誠和益川敏英各占1/4,以嘉獎她們“關于對稱性破缺起源的發覺,該發覺預言大自然中起碼存在三族不同的夸克”。
“三位得獎人得獎工作的關鍵詞都是對稱性破缺。”中國科大學數學研究所研究員、博士生導師曹則賢說,“這是一個涉及基礎數學和群論的概念,如今已被廣泛應用到許多數學領域的研究中。”
哪些是對稱性破缺?
曹則賢為記者舉了一個簡單的事例:水和水蒸汽在各個不同空間方向上都是一樣的,具有球對稱性。將水漸漸冷卻,在冰點的時侯水會締結冰,而冰中的水份子是有擇優取向的。這時,它的對稱性變低了。“我們說在水締結冰的過程中發生了對稱性破缺。”曹則賢說,假如這個事例還嫌抽象的話,可以觀察一下我們的手——手掌是連續的,往后則分出五個分立的右手,這也可以敘述為發生了對稱性破缺。
“自發對稱性破缺在數學理論食指的是真空態比描述體系的拉格朗日量具有更低對稱性的情形。”曹則賢說,“這是關于基本粒子化學的一個概念中國物理學家諾貝爾,在日常生活層面很難找到一個恰當的比喻來描述它。”
曹則賢介紹,北部陽一郎在上世紀六十年代最先在超導研究中引入了自發對稱性破缺的概念中國物理學家諾貝爾,后將之應用到粒子化學的研究,發展了自發對稱性破缺模型以闡明重子質量的起源。小林誠和益川敏英則在上世紀七十年代引入了描述夸克質量的CMK矩陣,非常是認識到在矩陣的夸克三角形區中的電荷-宇稱對稱性破缺要求起碼三代,即得獎理由中所謂的三族不同的夸克。
曹則賢說,自發對稱性破缺、夸克和基本粒子質量的起源都是近代數學學的重要概念,此前德國科學家蓋爾曼就因夸克概念的提出而于1969年獲得了諾貝爾化學學獎,三位法國科學家格羅斯、普利策和維爾澤克因關于夸克的漸進自由度概念的提出分享了2004年的諾貝爾化學學獎。三位美國(裔)化學學家引入或應用自發對稱性破缺的概念,并在基本粒子領域做出了許多突出成就,她們獲得諾貝爾獎實屬實至名歸。
曹則賢覺得,三位法國(裔)化學學家這次奪得了本年度的數學學諾貝爾獎,再度展示了法國在數學學教育和研究方面的巨大成功。此前,美國化學學家獲得諾貝爾獎的有湯川秀樹(1949年)、朝永振一郎(1965年)、江崎玲於奈(1973年),小柴昌俊(2002)等人,而這次得獎的北部陽一郎在上世紀四十年代曾兼任朝永振一郎的助手。
中科院理論化學研究所主任吳岳良教授,也是一位從事粒子化學理論和量子場研究的科學家。他到美國訪問時以前當面和小林誠進行過交流。吳岳良說:“小林誠是一個很有學者風度的人,即使話不多,而且所提的問題都很有針對性。”
吳岳良說,我國在這方面的研究也處于國際前沿,目前正在就對稱性破缺的一些問題進行更深的研究。