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本科生改写向心力定律登上欧洲物理杂志(图)
发布日期:2019-04-14 14:11

  最近,湖南大学物理与微电子科学学院本科生胡樑栋、连丁坤和导师刘全慧教授,改写了向心力定律。11月28日,他们的研究成果,《向心力定律与超曲面上粒子的运动方程》论文,在《欧洲物理杂志C辑》(粒子与场论)在线发表,胡樑栋、连丁坤为第一、第二作者,刘全慧为通讯作者。根据中国科学院文献情报中心世界科学前沿分析中心的最新报告,该杂志是物理学期刊分区中的一区刊物,一区刊物总数约占物理学全部SCI收录刊物的前百分之五。

  在物理学中,寻找规律的统一性是根本任务之一。当一个物体局限在曲线上运动时,例如在匀速圆周运动中,会受到一个力。而当一个物体局限在曲面上运动时,例如蚂蚁绕圆球爬行,会受到另外一个力。物理学界一直把这两种力分开研究,并用不同的公式表达。由于向心力定律涉及约束运动量子化这一前沿性热点研究课题,很多人关注过这个问题。例如当今最伟大的理论物理学家之一、1979年度诺贝尔物理学奖得主温伯格、日本汤川理论物理研究所Ikegami,Nagaoka等,都研究过高维曲面上粒子的运动问题,但是都没有注意到可以统一到向心力定律中去。

  在研究了他们的工作后,刘全慧师生发现,向心力公式具有比已知范围大很多的普适性,不仅包括二维、三维空间的曲线和曲面上的运动,还包括任意维空间中的曲线和曲面上的运动。因此,不论曲线上的运动物体还是曲面上的运动物体,都可以统一用向心力公式来表达。该学院近年来推行“本科生科研能力提升计划”,让本科生有机会加入到高层次的科研项目中。胡樑栋和连丁坤就是在这个计划推行后,联系导师刘全慧教授要求参与理论物理研究。为此,他们到数学院旁听和自修了《微分几何》课程,2016年春节也没有回家。在导师刘全慧教授的指导下,他们仅花两个多月就用微分几何和哈密顿力学的语言基本完成了该论文。

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