文小刚,凝聚态物理领域的当代著名理论物理学家,现任美国麻省理工学院(MIT)终身教授、格林讲席教授,美国物理学会会士,加拿大滑铁卢前沿理论物理研究所(PI)牛顿讲席教授。1982年他毕业于中国科学技术大学低温物理专业。但由于对更宽广的凝聚态物理感兴趣,文小刚赴此领域的权威安德森(P·W·Anderson)教授所在的普林斯顿大学求学。
但很快,普林斯顿大学一批年轻教授在高能物理领域的活跃主导地位,让文小刚在博士期间研究起了高能物理,师从当今物理学界大名鼎鼎的爱德华·威滕(E·Witten)。在博士后期间,文小刚重返凝聚态物理学研究领域。
文小刚拥有十分清晰的物理图像,他对量子多体系统有非常好的洞察力,他把凝聚态物理语言由狭义物态推广到宇宙普适,独立开创并发展了量子物态的拓扑序/量子序理论,和基本粒子的弦网凝聚理论。
他的系列工作开辟了拓扑物态(topological state)、对称保护物态(symmetry protected state)、长程量子纠缠(long range entanglement)等物理新领域,进而提出了“信息就是物质”这一新的世界观,是当代理论物理了不起的启示录。
面对当今物理学重大基本未决问题,文小刚设法彻底改变与宇宙对话的理论范式,开辟新的研究纲领,来孕育宇宙基本相互作用统一的新的图景。
在你看来,当代物理学最伟大的未决问题有哪些?文小刚回答说,物理学的基础问题,人类一直追求万物起源这一问题,希望了解万物是从哪儿来的,基本规律是什么。直至今天,这个问题依然是物理学的最大梦想。虽然有人会说,这个问题已经解决,但实际上并不是这样。标准模型提出40年后,仍没有一个物理学家认为标准模型是基本理论,大家都认为它只是一个近似的有效理论。基本粒子的起源到底是什么,依然是个未知数。
文小刚认为,答案可能就在凝聚态物理里面。1989年以来,凝聚态物理的研究中,发现了新型物质态——拓扑物态。拓扑物态的量子纠缠与基本粒子的起源看似毫无关系,但他认为它们是完全联系在一起的。复杂体系里的量子纠缠是基本粒子、时空、引力的起源。这种解决问题的思路与以往的思路截然不同。
文小刚指出,物理学处在大变革的前夜,可能会迎来一个黄金时代。他指的是对复杂体系的量子纠缠的研究,认为这是第二次量子革命。长程量子纠缠的现象可能会统一所有基本粒子,并且可能成为量子计算的理想媒介。长程量子纠缠的研究需要新的数学,而这种数学正在被数学家发现和发掘。
弦网凝聚理论是文小刚近年来的重要工作之一。该理论认为我们的真空是量子比特的海洋,信息和物质是一回事。弦网理论假设真空是一个有弦网结构的量子比特海,弦的密度波就是光波,而弦的端点则是电子。通过这种理论,文小刚希望能进一步解决引力和时空的起源和统一问题。
最后,文小刚提到暗物质和暗能量问题,认为这可能是标准模型的缺陷暴露,未来可能会有新的粒子被发现。总之,文小刚的研究为物理学的未来发展提供了新的视角和方向。