从牛顿创造微积分,到爱因斯坦提出相对论,物理研讨逐步从“试验-理论”转为“理论-试验”,数学也在研讨中发挥着越来越重要的效果,乃至弦理论彻底便是在数学中发展起来的。数学推进着理论物理大踏步行进,但是咱们很少传闻物理对数学做出了什么奉献,不过最近,三位物理学家却在物理研讨中,意外发现了一个简略的数学方程式,或将翻开通往不知道国际的大门。
这三位物理学家是美国费米国家加速器试验室的斯蒂芬·帕克,芝加哥大学的张西宁和布鲁克海文国家试验室的彼得·丹顿,他们从事着中微子的研讨,需求核算中微子振动的概率。中微子存在三种不同的“味”,即电中微子(νe)、μ中微子(νμ)以及τ中微子(ντ),在传达过程中,中微子会在这3种味间不断改变,就像一位美丽的姑娘穿戴魔法衣服向你飞奔而来,一瞬间赤色,一瞬间黄色,一瞬间蓝色,让你目不暇接。好吧,这个比方或许有点不太恰当,应该说你看见一位美丽的姑娘向你飞奔而来,但跑来的过程中,你却发现她在3个不同的姑娘间不断改变,一瞬间是电薇薇,一瞬间是缪薇薇,还有一瞬间陶薇薇,不怎么好描绘,粒子的国际的确欠好了解。总归,这便是中微子振动。
科学家们用一个非常复杂的三阶矩阵来描绘这些姑娘间鬼魂般的改换,以测算她(们)扑到你怀有时,终究是电薇薇、缪薇薇仍是陶薇薇,这就叫依据特征值求解特征向量。曾经的方法是先求解特征多项式,找到特征值,再得出特征向量,非常复杂。三位物理学家发现,三位姑娘(特征向量)之所以不断改换,是由于她在奔驰的过程中喜爱跳舞,一瞬间旋转,一瞬间跳动,一瞬间爬行,不同的状况(味)看起来就像是三个不同的姑娘。三位物理学家想,哎,或许不必管她蹦蹦跳跳的,只需知道她刚开始的特征值,就能够知道她是什么“味”了。所以他们删除了原始矩阵的行和列,创建了一个小矩阵,再和原始矩阵组合起来,成果只用一个方程式,就获得了特征向量。
由于在任何论文中都没有这个方程式,他们都认为或许发现了新的基础数学现实,但又不敢相信,所以不管菲尔兹奖获得者、天才数学家、加州大学洛杉矶分校教授陶哲轩主页上不欢迎随意打扰的正告,给他发送了一封电子邮件,称偶尔发现了一个方程式,假如它是正确的,将会在线性代数中一些最基本和最重要的目标之间树立出人意料的联络。
陶哲轩刚开始不相信是真的,由于这个方程式太短、太简略、太好了,假如是真的,早就应该存在于教科书中了。但细心审视后,他发现这个方程式含义巨大,由于小矩阵的特征值编码了躲藏的信息,今后不需求知道矩阵中的任何元素,就可核算出任何东西了。10天后,陶哲轩和三位物理学家一同宣布了一篇论文,发布了这一新的方程式。俄亥俄州立大学的粒子物理学家约翰·比科姆称,这个方程式具有广泛的使用,谁知道它将翻开怎样的一扇门。
当然,能够必定的是,这个方程式能够大大简化并准确核算中微子的振动概率,或许会对科学家们寻觅世界大爆炸后反物质终究去哪儿了起到必定的协助。由于中微子和反中微子之间的差异,或许是导致世界大爆炸后物质多于反物质的底子原因,是咱们这个世界,包含咱们之所以存在的底子。
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