这种孤子之所以激发有非平庸的拓扑,是由于考虑磁振子相互作用后,磁振子之间不再是相互独立的,而是相互关联,这时候全局性便显现出来,因此孤子有令物理学家们十分感兴趣的拓扑性质。 孤子(孤波)是非线性方程的一个解,最早是在流体力学领域被观测到。从1834年英国学者罗素等首先观测到孤立的水波,在1962年首次提出的“拓扑孤子”,在2009年科学家首次在磁体中发现了拓扑孤子,到目前在光学,高能物理,凝聚态等领域,都已经观测的孤子研究进展,主要包括自旋波的手性传播。自旋波与磁孤子非线性散射导致的磁子频率梳,磁孤子的拓扑边界态和高阶角态,以及磁子量子态、基于磁子的混合量子体系和腔磁子学。 郑风珊教授等发现磁性材料中三维拓扑孤子证据的拓扑结构,它们具有与普通粒子相似的性质,也具有一些独特的性质,比如可以在外界刺激的影响下相互作用和移动。物理学家认为,这些奇异的磁性拓扑孤子有望在自旋电子学研究领域的应用中起到重要作用。 电子的自旋(内禀角动量)可以形成被称为拓扑孤子的涡旋状排列结构,在磁性样品内的三维孤子,在最简单的情况下,可以被认为是具有环形结构的被扭曲了的量子弦,可以出现在手性磁体中。 在之前,科学家已经在由一层一层的铁原子、钴原子和铂原子堆迭合成的磁体中观测到了这种类似拓扑孤子的结构。目前为止在新研究中,郑风珊教授等利用透射电子显微术和全息技术,首次在由铁(Fe)和锗(Ge)组成的手性磁体──FeGe板中观测到。 这在郑风珊教授等的实验中,他们采用了一种可以通过改变外部磁场的方向,进而逆转含有一个或多个量子弦的FeGe板的磁化的方法,一方面,这个外部磁场的强度是弱的,它能使量子弦在转换过程中仍保持完整;但同时它又足够强,足以改变FeGe板的边缘的磁化强度。当磁场方向再次发生转换时,这种边缘效应仍然存在,并使得量子弦环出现在已有的手性磁拓扑孤子周围。 紧致额外维度是弦论中一个重要的概念,它指的是除了我们所熟知的三个空间维度和一个时间维度之外,还有一些隐藏的维度,它们被卷缩成很小的尺寸,以至于我们无法直接探测到。这些额外维度可以有不同的形状和大小,而且可以随着时间变化。当这些额外维度发生变化时,就会对我们所感知到的四维时空产生影响,从而导致引力场或其他物理场的变化。这就是弦论中拓扑孤子产生的机制。 拓扑孤子通常以能量最小的场构型出现,但稳定的空间局部化对象与共存的孤子结构和奇异性缺陷的例子很少。郑风珊教授等使用一个非极性手性液晶系统来展示扭转畴壁如何与涡流共同自组装,形成具有自发折迭的空间定域拓扑对象的孤子-涡旋组合。在这项研究中,他们展示了手性LC中的孤子扭转壁如何与涡旋共同自组装,然后自发折迭成不同的空间局部化构型。这是一项了不起的成就。 【6、结束语】 郑风珊和杜海峰教授等发现磁性材料中的三维拓扑孤子证据,还会有“复现危机”吗?因为这涉及今天的“科学中国学”。 而中华文明的“中国学”因缺乏公认的约9000年前至约4000年前的“王表年表”,要解决类似李进副省长提出的“嫘祖诞生地除绵阳市盐亭县外,国内其它省市也还有争诞生地的”难题,面对国内国外的各自为阵,说明不是一批专家单纯用史料和文物能决定下来的。 2023年11月24日,世界中国学大会•上海论坛在上海国际会议中心开幕。世界中国学大会•上海论坛以“全球视野下的中华文明与中国道路”为主题,邀请约400名中外嘉宾参会。 开幕式上,中国社科院院长高翔宣布世界中国学研究联合会正式成立。本届大会除开幕式和主论坛外,还举行四个平行分论坛,聚焦不同主题,探讨中华文明、中国式现代化、文明互鉴和学术演进等议题。即议题为“观念的迭进:思想、典制与器物所见中华文明”、“道路的探索:中国式现代化与中国道路”、“文明的互鉴:比较视野下的中华民族现代文明”、“学术的演进:代际传承与范式转换下的中国学”。 高翔院长,汉族,1963年10月生,四川南部人(四川盐亭出生)──他母亲是盐亭嫘祖故里人,他父亲从上初中到当盐亭县文教局局长退休,都在盐亭生活。高翔院长1988年7月参加工作,研究生学历,历史学博士,研究员。现任第二十届中央委员,中国社会科学院院长、党组书记,中国历史研究院院长、党委书记。他面对“李进难题”的“复现危机”,领导组织类似“历史计量学”的远古巴蜀堰塞湖盆塞海山寨大围坪“海啸地震地貌遗迹学”的考古,能解答吗? 世界中国学论坛论坛于2004年创办,每两年举办一届,已成为中国对外文化交流的重要窗口和中外学者研究中国学的精品平台;推动在中国学研究场域内构建中国话语体系,并为世界范围内不同地区、不同代际关心中国问题的人士提供平等的发声渠道,促进世界中国学研究的正向发展。中国学、上海学、重庆学、盐亭学等未来发展的方向──也是“四网四流”,即通过能源网、信息网、交通网、人文网,和能源流、信息流、物质流、价值流融合,将人的主观能动性和能源革命、信息革命、交通革命联动起来,产生更大的经济效益和环保效益。其核心是人和自然的和谐共生,人类命运共同体,全球可持续发展,为子孙后代谋幸福。将物理世界、信息世界和人文世界深度融合,有效地将数据转化为信息、知识和智能,解决复杂问题。 “科学中国学”复现危机的解决。也直面现实。如《中国科学报》2023年11月30日,发表的《徐丰彦:严谨求实传上医》一文中谈到,中国工程院院士、基础医学院教授闻玉梅说:“虽然交往不深,但很早就耳闻过徐先生顶住压力,否定‘凤汉管’的事,因此对他十分钦佩”──1963年朝鲜专家金凤汉教授,宣称发现了与经络穴位相对应的解剖结构,并命名为“凤汉管”、“凤汉液”和“凤汉小体”。 同年底,中国科学家代表团前往朝鲜考察,上海医学院徐丰彦教授是代表团成员之一。归国后,他组织人员进行“凤汉管”的验证工作。当时国内舆论对“凤汉管”给予高度评价,但徐丰彦教授恪守着“不唯上,只求实”的信念,通过科学实验否定了其存在。 又如2023年11月30日《中国科学报》,发表的《科学家回信|侯素青:宇宙起源于一次极其猛烈的大爆炸》一文报道,中科院近代物理所博士生导师侯素青教授,回答宇宙大爆炸论“复现危机”的解决说:“宇宙开端真的是大爆炸吗?”其实归结于是否承认宇宙是膨胀的。最初人类认为宇宙是静态的,直到上世纪20年代,俄国科学家亚历山大•弗里德曼和比利时宇宙学家乔治•勒梅特,通过求解爱因斯坦引力场方程,发现宇宙是膨胀的,但是当时这一结论受到爱因斯坦的极力反对。这样的僵局直到1929年天才科学家埃德温•哈勃通过天文观测发现确实如此,人们才开始接受宇宙一直在膨胀的事实。 既然宇宙膨胀是事实,那回溯到很久以前,宇宙被限制在一个极其狭小的空间内。换句话说,宇宙起源于一次极其猛烈的大爆炸,也就是说,“宇宙开端是大爆炸”。但即便人们接受宇宙膨胀的事实,“宇宙开端是大爆炸”的说法在当时也不容易被接受,强有力的反对者便是大名鼎鼎的英国天文学家弗莱德•霍伊尔,“大爆炸”正是他的嘲讽之词,宇宙大爆炸理论中的“大爆炸”一词正是源于霍伊尔之口。 幸运的是,1964年美国贝尔实验室的无线电工程师阿诺•彭齐亚斯和罗伯特•威尔逊,偶然中发现了宇宙微波背景辐射,这强有力地支持了大爆炸理论。随后,美国航天局和欧洲宇航局对宇宙微波背景辐射进行了更加精细的探测,如1989年美国发射的微波背景探测者卫星探测到的背景辐射谱是完美的黑体辐射谱,这给热大爆炸理论提供了更有力的证明。因为所谓“宇宙微波背景辐射”,是根据宇宙大爆炸理论预言逻辑,既然宇宙开始于高温高密的原初物质,整个宇宙是各项同性的,物质分布是均匀的。 但随着宇宙膨胀,以及温度和密度逐渐下降,在大爆炸之后38万年的时候,宇宙已经冷却到电子和原子核结合形成中性原子,这时失去和电子碰撞机会的光子(即宇宙微波背景辐射)应该至今依然弥漫在宇宙当中,且温度在今天约为几开尔文。可以说宇宙微波背景辐射是宇宙大爆炸理论的直接证据,能否找到它,对这一理论能否立足至关重要。三旋坐标成为物质、信息、能量的统一数学,与郑风珊和杜海峰教授等发现手性磁拓扑孤子弦多样性证据,也至关重要类似。 参考文献 [1]朱汉斌、卢庆雷,科学家首次在实验中发现磁霍普夫子,中国科学报,2023年11月24日; [2]周思同,科学看待实验结果“复现危机”:并非一定是造假,科技日报、科学网,2023年11月24日; [3]王德奎,三旋理论初探,四川科学技术出版社,2002年5月; [4]孔少峰、王德奎,求衡论──庞加莱猜想应用,四川科学技术出版社,2007年9月; [5]王德奎、林艺彬、孙双喜,中医药多体自然叩问,独家出版社,2020年1月; [6]王德奎,解读《时间简史》,天津古籍出版社,2003年9月; [7]王德奎,自旋曲线过所有基本粒子质量点证明──复杂曲线拆分成易理解计算的基本曲线方法,金琅学术出版社,2023年4月;Academ Arena,October25, 2023; [8]王德奎,环境能物联网与抗核武器系统,金琅学术出版社,2023年6月;Academ Arena,September25, 2023; [9]王德奎,中国与世界秘史,金琅学术出版社,2019年11月; [10]王德奎,中国层子模型六十年分析回顾,金琅学术出版社,2022年11月;Academ Arena,April 25,2023; [11]王德奎,聊天手机本质上是人工智能拓扑序──中文智能聊天手机模型数学初探宣言;金琅学术出版社,2023年9月;AcademArena,September25, 2023; [12]叶眺新,正反物质不对等的数学证明──论自旋与非自旋产生正反粒子的不对称性,Academ Arena,October25, 2023; [13]王德奎,毛泽东主席与物质无限可分说,博览群书,2003年第2期。
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