教育经历:
1998-2003 吉林大学 物理系 博士,导师:苏君辰
1994-1997 兰州大学 物理系 硕士,导师:段一士
1990-1994 兰州大学 数学系 本科,班主任:李志斌
工作经历:
1997-现在 吉林大学物理学院
2008-2009 曼彻斯特大学物理系 访问学者
2015-2016 纽约州立大学石溪分校 访问学者
研究方向:
我们常感叹光阴似箭、岁月如梭,如此说话时我们脑海中流过很多旧时画面。人类的大脑根据所有的过往记忆做出我们目前的决策。类大脑工作的这种过程描述超出了我们在物理课程中学习的所有动力学的描述方式:传统的物理学方程告诉我们根据上一刻的质点运动状态可以决定下一刻的运动状态。基于质点的这种决定论的描述方式横跨了牛顿力学、狭义相对论、和量子力学。所以直接从力学体系出发我们无法描述这种下一刻运动决定于过往所有过程点(记忆)的运动状态,在随机运动描述中我们专门赋予这种特征的运动过程为非马尔可夫过程。换一个名词,我们称之为运动的时间非定域性。与之相对应的是空间非定域性。类比于时间非定域,空间非定域性简单说就是某个质点下一刻的状态不是由上一刻的一个质点决定的,而是很多个;直接的例子就是波,指的就是惠更斯原理。测量波的运动无法通过跟踪一个时空点而实现,任何波都不是一个点。在推广的意义下空间非定域指的是有形状物体的运动,物体中每个点下一刻的状态总是与上一刻其自身的所有质点相关联,比如风筝。
两个有形物体,如果二者组元之间的相互作用是经典超距的(即瞬时到达的,比如牛顿引力),那么两个有形物体的相互作用总可以约化为二者质心之间的经典保守力。相应的二者的运动也可以由质点运动描述。宇宙中天体相距很远,超距的保守力是个很好的近似。但是根据现代的认识,自然界不存在超距作用,都受到光速的限制。去掉超距作用而导致的对经典引力的修正是广义相对论的核心物理。当两个有形物体的组元之间不再以超距形式相互感知(作用),两个物体不同组元之间的相互作用时间出现了差异。比如两个星体的最近组分和最远组分之间的作用时间差成为描述的困难,二者之间的相互作用无论如何不能退化为两个质点间的力了。在两个星体中找不到一个点可以代表整个星体,质点近似不复存在。物理上,当然可以把两个遥远的静止星体分别近似为两个小方块,然后假定它们每个小方块不同的面在每一刻都感受到不同的力,这是一种更好的近似。但任何两个星体之间都存在相对转动和自转,这会导致上述的小方块每个面上不同的位置受力的时间差不同、力的大小也时刻在变。所以近似的,假定每个平面无限小,我们把平面内某个时刻每个点的力分解为三个垂直方向的分量、再把同一方向的所有点的分量合并成一个等效的力:则其中两个等效力在平面内、这两个力若即不共点也不共线就会导致平面的形变,另外一个等效力则垂直于这个平面、是对小方块整体都影响的分量。小方块的每个面都类似处理。这种近似描述是最后的近似,就是张量描述。张量是广义相对论的核心数学工具。核物理中质子和中子以及各种介子都是有形状的,它们之间的各种相互作用传播也都受到光速的限制。我们的工作就是把广义相对论的思想平移到量子场之间的相互作用描述上,外界也把我们的方法称为复广义相对论方法。
点,或质点,在物理学中一直占据着先入为主的崇高地位。其源于经典力学中质点模型对物体的准确地描述和应用微积分时的方便,数学分析就是以某个数为实轴上的一个点分析之而闻名。宏观物体虽然不存在点而我们可以近似其为点,但是这种近似推进到量子物理的时候受到了限制,因为不确定关系阻止我们测量一个微观粒子(电荷、质量、自旋)到点的精度。若把一个粒子约束成一个数学点,物理上需要无穷大能量。量子非定域性根植于微观粒子的波粒二象性。简单的归纳我们就可以得到,无论宏观还是微观,物理上不存在点,点是数学的概念。非定域的张量描述必然会对原有的点—点的相互作用描述方式有一个修正,这就是非定域相互作用。我们的研究方向就是确认非定域相互作用的一般性描述方式,以及非定域相互作用的应用。这种描述自洽于标准模型但超出标准模型,并可能为非微扰问题给出一个解析方案。
鉴于上述一开始的例子(非马尔科夫过程),显然非定域模型的一般描述也可平移到非平衡统计物理中。
学术成果:
[1] General Nonlocality in Quantum Fields, J. Math. Phys. 49, 033513 (2008).
[2] Lei Han, Hai-Jun Wang Structure Group and Fermion-Mass-Term in General Nonlocality, Int. J. Theor. Phys. 55,577 (2016)
[3] Hai-Jun Wang Understanding Quantum Interference in General Nonlocality, J. Math. Phys. 52, 033510 (2011).
[4] Hai-Jun Wang General Nonlocality in Quantum Fields, J. Math. Phys. 49, 033513 (2008). Comments(2010) Erratum(2015)
[5] Hai-Jun Wang, W. T. Geng Quark Confinement and the Fractional Quantum Hall Effect, Chinese Physics C 32 (2008) 705.
[6] Hai-Jun Wang, W. T. Geng Understanding entangled spins in QED, J. Phys. A, 40 (2007) 11617.
[7] Jun-Chen Su, Hai-Jun Wang Renormalization of the Sigma -Omega model within the framework of U(1) gauge symmetry, Phys. Rev. C, 70 (2004) 044003.
[8] Hai-Jun Wang, Hui Yang, Jun-Chen Su KN and KbarN scattering in the quark potential model, Phys. Rev. C, 68 (2003) 055204.
讲授课程:
量子场论(每年春季学期)、统计物理(秋季学期,3年1次)