改写向心力定律_【华农数信研究生】

振奋人心！中国大学生成功改写向心力定律。...

对于物理学，相信很多人看到各种公式就懵了吧。事实上不管是哪位物理学家都在寻找能够描述宇宙的完美公式，但未能遂愿，可以说寻找规律的统一性是物理学的根本任务之一，现在中国的两名本科生及其导师有了新进展。据报道，湖南大学物理与微电子科学学院本科生胡樑栋、连丁坤和他们的导师刘全慧，11月28日在《欧洲物理杂志C辑》(粒子与场论)发表最新的研究成果，改变了人们以往对向心力的认识，改写了向心力定律。

在物理学中，当一个物体局限在一条曲线上运动时，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。以往，物理学界一直将这两种力分开研究并用不同的公式来表达，没有人注意到，这二者其实可以统一到一个公式上来。

湖南大学物理与微电子科学学院本科生胡樑栋、连丁坤和他们的导师刘全慧教授最近的一项研究发现：向心力公式具有普适性，不仅仅包括二、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，不论是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。这项研究成果意味着，他们改写了向心力定律。

11月28日，他们的研究成果在《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、二作者，刘全慧教授为通迅作者。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，《欧洲物理杂志C辑》是物理学期刊分区中的一区刊物，一区刊物总数约占有物理学全部SCI收录刊物中的前百分之五。

刘全慧说，寻找规律的统一性是物理学的根本任务之一。例如，牛顿用万有引力统一了星球的运动规律，爱因斯坦发现广义相对论同时解释了星球的运动和宇宙的演化。胡樑栋和连丁坤的成果，也在寻找规律的统一性上做出了一点贡献。

胡樑栋介绍，由于向心力定律涉及到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，都曾研究过这个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。在仔细研究了他们的工作后，最终我们发现了向心力定律具有比已知范围大很多的普适性。

湖南大学物理与微电子科学学院近年来着力推行“本科生科研能力提升计划”，让许多本科生有机会加入到高层次的科研项目中，极大地激发了本科生的创造力。胡樑栋和连丁坤就是受到计划的鼓励，主动联系导师刘全慧教授要求参与理论物理研究。为了一鼓作气完成研究，2016年春节他们都没有回家过年。他们还专门到数学院旁听和自修了研究中需要用到的《微分几何》课程。仅仅两个多月时间，在老师的指导下，胡樑栋、连丁坤用微分几何和哈密顿力学的语言基本完成了这篇论文。