理论物理学及其交叉科学若干前沿问题.doc

理论物理学及其交叉科学若干前沿问题2001年度项目指南 　　理论物理学是对自然界各个层次物质结构和运动基本规律进行理论探索和研究的学科。它的一些重大突破常会带来科学新方向、新领域的产生，推动新的学科交叉及新的技术革命，甚至能导致人类时空观、自然观的革命性变革。经历了以量子力学、相对论为代表的革命性变革和一个世纪的迅猛发展，二十一世纪的理论物理学正面临着来自学科发展内部矛盾、学科交叉渗透和高新技术发展需求所提出的尖锐的挑战。　　物质各层次结构及其运动规律的基础性、多样性和复杂性不仅为理论物理学提供了强大的发展动力，而且使得它具有显著的多学科交叉性与知识原创性的特点。七十年代以后，在高新技术发展的推动下，跨学科科学研究领域的大规模出现，使理论物理学不仅获得了促进其发展的又一动力，而且使它日益成为发展21世纪高新技术的创新源泉。　　物理学及其相关交叉科学的基本理论的建立是一个艰苦的、需要长期积累的过程，它需要各种思维类型的科学工作者，特别是高素质的优秀人才，相互合作、多方探索方可取得突破。而正确的理论一旦建立，常会出人意料地把许多表面上看起来互不相干的现象联系起来，发挥理论的指导作用，带动物理学、其它自然科学乃至技术科学的发展。这些充分显示出理论物理研究作为基础研究的长期性、前瞻性和先导性，同时也清晰地表明同相关学科之间的相互交叉是理论物理适用范围的自然延伸。　　本重大研究计划要求所申请的项目应在科学上具有特色及创新思想，欢迎各方面高素质的研究人员参与，并鼓励进行学科交叉及理论与实验相结合的研究。本重大研究计划的设立，旨在充分发挥理论物理研究的前瞻性、基础性和原始创新的作用，造就出一批理论研究的杰出人才，增强我国自然科学研究的原始创新能力，使我国理论物理及其交叉科学在二十一世纪前期步入国际最先进行列。 一. 总体科学目标：　　1．按照二十一世纪理论物理前沿和交叉学科研究发展形势的要求，拓宽、调整我国理论物理研究方向的配置。除了在我们已有较强力量和积累的传统研究方向上加强力量扩大优势之外，特别要注重在学科交叉和跨学科研究领域的一些相对薄弱的方面选择重要的研究方向，积极探索研究，逐步形成优势。　　2．通过对理论和实验的结合点、学科交叉点和对于学科内部矛盾的认真分析，在与国际前沿紧密沟通的全国性的良好学术环境中取得一批原始创新性的成果。发表一批高质量的学术论文和专著，力争在一定时期内率先解释或预言(预言后得到实验验证)两至三个有全局意义的重要实验结果；在某些方向上做出独创而后由外国人跟随的原始创新性工作。　　3．通过在认真选定的研究方向上持续研究的实践，培养、锻炼和发现人才，特别注意不同思维类型人才的发现和培养，造就一批立足国内、为国际一流同行所承认的优秀理论物理学家和能在相关交叉学科起关键作用的理论科学家。 二. 主要研究方向： Ⅰ．量子场论及其相关问题的研究 　　量子论及其相对论性推广--量子场论--是描述物质世界运动的基本理论。随着现代科学技术的发展，高能物理实验对标准模型的精确检验已达TeV能量，天体物理也发现了黑洞存在的证据，这些成就给量子场论提出了新的挑战和机遇。除了解决夸克禁闭，超对称破缺和引力的量子化及与其它三种相互作用力的统一之外，量子场论还是新概念和新方法提出和产生的催化剂。对量子场论的研究，不可能离开理论与实验的相互配合，最近理论上提出存在实验可验证的额外维空间和与此相关的极低能量标度的超弦理论，引起了实验学家的极大兴趣，已经设计了多个实验验证这些预言。如果这些预言在今后十年左右能被实验证实的话，量子场论和高能物理的研究将迎来另一个黄金时代，将对其他学科产生重要的影响。　　我国在量子场论的研究上有一定的基础，曾在量子场论的大范围性质和反常的研究中做出过国际先进水平的一系列工作，在量子群和可积系统方面投入了较多的人力，取得了一定的优势。最近，超弦理论的研究队伍在我国的某些单位已经形成。因此，结合量子场论发展的前沿和我国国情，选择当前在量子场论前沿领域所提出的一些重大理论问题，重点在与超弦理论有关的问题上集中深入地开展研究，将对量子场论及其相关领域产生重要深远的影响。　　科学目标　　立足创新，瞄准前沿，以探索和解决量子场论中的非微扰问题（如夸克囚禁和超对称破缺）和四种相互作用的统一问题为研究方向，着重发挥量子场论研究中提出的新概念、新方向、新方法和对其他领域的指导作用。鼓励学科之间的相互促进。突出重点，争取在某些方面有所突破，达到国际先进水平，推动和促进我国高能物理和凝聚态物理等相关学科的进一步发展。　　研究内容　　1．Seiberg-Witten理论中的可积系统问题　　2．量子场论中的对偶性和非微扰问题　　3．弯曲空间中超弦理论的量子化、超弦理论的圈图计算和AdS/共形场论对应　　4．非对