刘辽 :引力与相对论天体物理学家

更新时间:2024-09-21 17:00

刘辽(1928年12月24日-2016年4月27日),字子复,祖籍湘潭市,生于辽宁沈阳,中原地区引力相对论天体物理学家,北京师范大学教授,曾任中国物理学会理事。

刘辽,在我国首先开始黑洞物理与弯曲时空量子场论的教学和研究。在研究黑洞反作用的基础上,建立了黑洞的膜模型。发现可利用虫洞来消除量子电动力学中的发散困难,给出重整化的新思路。

人物生平

他的父亲刘朴是著名的中文教授,20世纪20年代后期应兼任东北大学校长的张学良将军之邀,到该校任教。其时,日本侵略者亡我之心已昭然若揭,刘朴教授悲愤之至,为自己新生的四子起名为“辽”,字“子复”(为他三哥起名为“沈”),意在恢复辽沈。于是,刘朴教授不得不于九一八事变前夕举家迁往关内,以躲避日本侵略者和汉奸的迫害。

刘辽曾就读于国民政府办的“空军幼年学校”,想当飞行员,保卫祖国。后来,抗战胜利大局已定,刘辽希望参与科学救国,离开了“空幼”。

1947年,刘辽在重庆上中学,他对中国国民党的腐败统治极为反感,参加了共产党的地下活动,如散发“挺进报”等。他把“挺进报”藏在袜子中,过江去散发。正当他填写入党申请书时,川东地下党被国民党反动政府破获,大批党员和革命群众被捕,刘辽的名字也被列入了黑名单。但在此之前他已离开四川省,进入了北京大学物理系学习。在北平市,刘辽加入了党的外围组织民主青年联盟。

中华人民共和国建立后,“民青联盟”成员可自动转为新民主主义青年团团员。但刘辽觉得革命已经完成,以后主要任务是科学技术救国。因此他没有转团,而把自己的热情投入到学习中。

1952年,他从北大毕业,被分配到西南交通大学工作。因曾上过中国国民党空军幼年学校而被怀疑、挨整。

1956年,刘辽调到北京师范大学物理系工作。第二年,整风运动在全国展开。刘辽作为一名青年教师,一开始对运动并不关心。他一心扑在教学和科研上,力图把教学工作搞好,同时钻研理论物理的书籍和论文,希望能步入科研的领域。此时,有关负责同志找他谈话,动员他积极参加整风运动,于是,刘辽响应号召,在座谈会和大字报上发表了意见,对党的工作中的缺点提出了批评。

正在此时,风暴来临了,整风运动突然180度转向,变成了“反右斗争”,广播和报纸强调右派分子趁党整风之机向党发动进攻。刘辽的批评意见被作为“大毒草”加以批判。一开始,师大物理系还只把刘辽的谈话看作错误言论,没有上纲到右派分子。但是上面不同意。于是,右派分子的帽子戴在了刘辽的头上,而且一戴就是18年。

此后,政治运动不断升级,刘辽被反复批判、劳改,他和他的家属长期受到巨大的政治压力和各种人为歧视。但是,刘辽没有被巨大的压力所压垮。他努力钻研科学著作,希望自己能继续进入科研领域,同时以此来转移自己的注意力。

功夫不负有心人,当改革开放的春风沐浴神州大地的时候,刘辽成了广义相对论的积极传播者,为我国的广义相对论研究作出了不小的贡献。他参加了中国引力与相对论天体物理学会的创建工作,并曾担任中国物理学会第5、第6届理事,中国引力与相对论天体物理学会第2、第3届副理事长,1989年9月在特殊情况下接任第3届理事长,并连任第4届理事长。至今他仍担任国际广义相对论和引力委员会委员,俄罗斯“引力和宇宙”杂志中国编委。

刘辽1994年退休,至今仍在从事广义相对论与天体物理的有关研究。

2016年4月27日,刘辽先生在经历了几年帕金森氏症与阿尔兹海默症的折磨之后,离我们而去,享年88岁。

技术成就

刘辽自学了量子场论、基本粒子理论和广义相对论,成为国内广义相对论研究的先驱。作为右派分子,他被安排在系资料室工作,但他利用这个机会继续钻研理论物理。文化大革命期间,他遭受严重迫害,但仍保持对科学和教育的兴趣与信心。他的两位学生后来成为物理教授,北京师范大学的广义相对论研究点由此诞生。

1978年,刘辽开始招收研究生,全身心投入于引力相对论天体物理的教学与研究。他在全国多地讲授广义相对论,培养了一大批学生。他编著的《广义相对论》一书,引导读者进入该领域的研究前沿。

刘辽的研究涵盖了黑洞物理、宇宙学、虫洞和时间机器等领域。他与学生发表了多篇论文,探讨了Higgs场和重整化的新思路。他还出版了多部学术著作,并编写了相关讲义。刘辽长期为研究生讲授多门课程,并率先在国内讲授“弯曲时空量子场论”。

技术成就

在被错划为右派分子的日子里,刘辽自学了量子场论、基本粒子理论和广义相对论,而且基本上读懂了有关书籍。当时,中原地区国内熟悉广义相对论的人极少,刘辽在艰难的环境中建立了中国广义相对论研究的一个生长点。

作为右派分子,刘失去了从事教学的权利,他没有资格讲课,被安排在系资料室作资料员。他不顾别人的歧视,努力使资料室成为自己的避风港,一有空就在那里钻研理论物理。那奇妙神秘的科学世界,使他暂时忘掉沉重的现实生活,他的思想在科学的领域中愉快地游荡。此外,刘辽对哲学和音乐的爱好,也使他在逆境中能够体验到人类文明的乐趣。

1966年,“文化大革命”的风暴降临。刘辽遇到了更为严重的灾难,他被反复批斗、劳改。夜里烧锅炉,白天挨批斗,非人的生活,使他满身满脸黑灰,只有两只眼睛还透出生命的活力。

但是,刘辽并没有被压垮,继续保持着对科学和教育的兴趣与信心。两位因贴林彪大字报而被打成现行反革命的学生,成为刘辽最早的相对论弟子。这两位青年在共同的劳改生活中,发现刘辽并不是“坏人”,而是一位正直学者。他们开始与刘辽攀谈,向他学习相对论的知识。

在稍获自由,取得回家睡觉的权利之后,这两位青年便悄悄到刘的家中秘密研讨相对论。他们后来都成了重点大学的物理教授。北京师范大学广义相对论生长点就这样诞生了。

1978年,改革开放的春风开始在神州大地飘荡,极“左”的政治压力逐步消退,刘辽也从“铁杆右派”过渡到“摘帽右派”,再过渡到“改正右派”之后,终于成为了“错划右派”。

这一年,在天文系老师的帮助下,刘辽与天文系主任冯克嘉教授合作,开始招收研究生,当时他的职务还是物理系的资料员。刘辽全身心投入于引力相对论天体物理的教学与研究。他不仅在北师大讲授广义相对论,而且在中国科学院研究生院、南京师范大学四川大学等地开课。北京大学湖南师范大学在讲授广义相对论时,也采用过他的讲义。刘辽走出去讲学,弟子遍布全国各地,使北京师范大学成为中原地区广义相对论教学、研究的一个重要基地。目前,中国物理学会引力与相对论天体物理分会的骨干成员中,大约有三分之一直接或间接出自刘的门下。

刘辽编著的《广义相对论》一书。这本书同时又是一本科学著作,他把初学者从入门开始,一直引导到广义相对论的研究前沿,如黑洞伴星中子星、宇宙学、引力波等诸多研究领域。国内有许多引力相对论天体物理专业的教师和研究人员是从阅读这本书进入科研前沿的。

刘辽在我国首先开始黑洞物理的教学与研究。

刘辽第一篇科学论文是“强子质量的一个半经验公式”,这是当时普适性较高的一个公式。此后他便专注于引力与相对论天体物理的研究。他指导研究生完成了脉冲双星PSR1913+16辐射引力波的计算,验证了J.H.泰勒等人的结果。

20世纪80年代,刘辽开始把主要精力放在黑洞的研究与教学上。他攻克的第一个难点是转动、带电黑洞热辐射保罗·狄拉克粒子的问题。当时国际上认为这类黑洞应该热辐射狄拉克粒子,只是找不出证明方法。弯曲时空中的旋量方程耦合十分厉害,很难求解。刘辽及其同行在刻苦钻研之后,发现该方程在黑洞表面附近可以求解,成功地证明了这类最普遍的黑洞确实热辐射电子、质子等狄拉克粒子。后来,他又进一步证明,任何一个未来视界都应具有霍金辐射。

在此之后,刘辽领导的小组对黑洞温度、黑洞以及黑洞附近的其他量子效应做了大量研究。他们探讨了霍金辐射的反作用问题,建立了黑洞的膜模型,他们还创造了计算非稳态黑洞温度和熵的方法。

在科研的同时,刘辽还在研究“黑洞物理学”这门课,把许多广义相对论专业的研究生领进了黑洞研究的前沿。

刘辽还带领研究生涉足于宇宙学领域,展开了对暴胀宇宙学、量子宇宙学、虫洞和时间机器的广泛研究,他们在国内外重要刊物上发表了数十篇论文,其中包括“Higgs场的宇宙学起源”“利用虫洞消除QED中的单圈发散”“量子涨落可以产生虫洞”等,探讨了研究Higgs场和重正化的新思路。著名相对论专家斯蒂芬·霍金教授为了避免时间机器带来的困难,曾提出“时序保护猜想”。刘辽等人研究了霍金的时序保护猜想,指出避开这一猜想来实现时间机器的可能性。在科研工作的同时,刘辽还与合作者一起出版了《暴胀宇宙和宇宙弦》《李群与李代数》《量子场论》等学术著作,编写了“弯曲时空量子场论”“量子宇宙学”等讲义(即将正式出书)。

刘辽从不脱离教学,他长期为研究生讲授广义相对论量子场论李群与李代数、弯曲时空量子场论、暴胀宇宙学、量子宇宙学等课程,还为本科生开过量子力学、量子场论导论等课程。特别值得一提的是,“弯曲时空量子场论”课是刘辽率先在国内讲授的。

主要论文与著作

出版书籍

参考资料:

发表论文

任职经历

1928年12月24日 出生于辽宁省沈阳市

1948~1952年 在北京大学物理系学习。

1952~1956年 任西南交通大学普通物理教研室助教。

1956~1957年 任北京师范大学物理系助教。

1957~1979年 任北京师范大学物理系资料员。

1979~1983年 任北京师范大学物理系副教授。中国引力相对论天体物理学会理事。

1983~1994年 任北京师范大学物理系教授。

1983~1989年 当选为中国引力与相对论天体物理学会副理事长。

1989~1996年 当选为中国引力与相对论天体物理学会理事长。

1991~1999年 当选为中国物理学会理事。

1994年至2016年 任俄罗斯“引力和宇宙”杂志中国编委。

1996年至2016年 任国际广义相对论和引力委员会委员。当选为中国引力与相对论天体物理学会理事。

外部链接

参考资料

搜索 刘辽.豆瓣读书.2024-05-03

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