袁岚峰:那么您觉得现在广义相对论和弦论的发展状况怎么样?还有哪些重要的数学问题有待解决?
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丘成桐:古典的广义相对论提出一个很重要的问题,就是黑洞是如何产生的。我们认为古典的时空,奇异点就是singularity,是基本上我们看不到,就是黑洞这样子包住的,有一个东西包住它。一般来讲,我们希望通过一定的物质分布,种种资料以后,就通过比如说爱因斯坦方程或其它物质的方程,就能够predict(预测),就能够估计以后什么事情会发生。但是假如中间会产生一种奇异点……
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袁岚峰:就是裸奇点,是吗?
丘成桐:就是裸点,那就没办法predict(预测)了。从裸奇点本身会产生很多信息,我们没有办法predict(预测)。就是我们以后的宇宙的消灭或者怎么样的过程,是不是可以通过今天我们晓得的知识来猜测它,来计算出来的?所以这是一个很重要的数学问题。我们是期望证明裸的singularity(奇点)不存在。
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另外一个很简单的问题,我们晓得一个星球在转动的时候,速度跟光速差不多的时候,转动的物体会不会不稳定,就分成两部分?举个例子来讲,月球跟地球,是不是当年本来是一个星体,然后因为转动等什么原因,它将它分置出来?这是不是有可能?角动量很小的时候,我们晓得是稳定的,分不出来。但是角动量很大的时候,是不是会有些东西分出来?这是一个很困难的问题,到现在还没解决。
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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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《锚点》节目中国科学技术大学科技传播系副主任袁岚峰对话清华大学求真书院院长、上海数学与交叉学科研究院理事长丘成桐院士,东方卫视2026年7月22日播出。本片为精彩片段之二,25分钟的全片可见于上海广播电视台“看看新闻”网站(https://www.kankanews.com/detail/Nk2l4PWkr2b)、app、视频号以及哔哩哔哩(https://www.bilibili.com/video/BV1cYgy6REYL)。
■锚点节目在哔哩哔哩上线了!
2025年1月1日,我和上海广播电视台合作的科学家对话节目《锚点》在东方卫视开播,每周三22:00播出。经常有朋友问全片回放在哪里看,以前唯一可看的地方是上海广播电视台的“看看新闻”网站,在其中搜“锚点”就可以看到。从11月5日开始,锚点节目在哔哩哔哩上线了!欢迎大家关注新开的“东方卫视锚点”账号,欢迎大家在B站观看锚点全片,在“东方卫视锚点”账号或者我的账号“袁岚峰”或者B站纪录片频道都可以看到。真科学,真对话,欢迎大家来到锚点!
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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
风云之声
科学 · 爱国· 价值
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