探索彎曲的時(shí)空
——紀(jì)念劉遼先生

趙 崢

（北京師范大學(xué) 物理學(xué)系，北京 100875）

物理學(xué)史與物理學(xué)家

探索彎曲的時(shí)空
——紀(jì)念劉遼先生

趙 崢

（北京師范大學(xué) 物理學(xué)系，北京 100875）

介紹了劉遼教授個(gè)人和學(xué)術(shù)生涯的主要階段.他曾經(jīng)致力于廣義相對(duì)論的理論研究，并且為這一偉大理論在中國的引進(jìn)和廣泛傳播做出過重大貢獻(xiàn).劉遼教授培養(yǎng)了大批研究廣義相對(duì)論的學(xué)生，出版了不少關(guān)于廣義相對(duì)論及其子領(lǐng)域的書籍，發(fā)表了許多這方面的研究論文，內(nèi)容涉及彎曲時(shí)空、黑洞、宇宙學(xué) 、蟲洞、時(shí)間機(jī)器、引力波等.

劉遼；廣義相對(duì)論；彎曲時(shí)空；黑洞；宇宙學(xué)；蟲洞；引力波

今年4月27日，劉遼先生在經(jīng)歷帕金森氏癥與老年癡呆癥的長期折磨之后，與世長辭了.

劉遼先生是著名的理論物理學(xué)家，是中國相對(duì)論研究的元老之一，是改革開放后在中國宣傳、普及廣義相對(duì)論的專家，也是黑洞、宇宙學(xué)和引力波研究的學(xué)術(shù)帶頭人［1，2］.

劉遼先生參加了中國引力與相對(duì)論天體物理學(xué)會(huì)的創(chuàng)建，這個(gè)學(xué)會(huì)是在周培源先生的倡導(dǎo)下成立的，實(shí)際上是中國物理學(xué)會(huì)的相對(duì)論分會(huì).劉遼先生在成立大會(huì)上，當(dāng)選為學(xué)會(huì)理事，此后又歷任第2屆、第3屆理事會(huì)的副理事長.1989年，他在特殊情況下接任第3屆理事長，后又連任第4屆理事長.他還是中國物理學(xué)會(huì)第5、第6屆理事，并曾擔(dān)任國際廣義相對(duì)論與引力委員會(huì)的委員.他領(lǐng)導(dǎo)的課題組曾兩次獲得國家教委科技進(jìn)步二等獎(jiǎng).

劉遼先生一生坎坷，在苦難中拼搏不止，終于為中國的廣義相對(duì)論研究和教學(xué)做出了重大貢獻(xiàn).

劉遼先生祖籍湖南湘潭，1928年出生于遼寧沈陽.他的父親劉樸是著名的中文教授，當(dāng)時(shí)應(yīng)張學(xué)良將軍之邀到東北大學(xué)任教.那時(shí)，日本侵占東北的狼子野心已昭然若揭，劉樸教授悲憤不已，為自己的三子起名為“沈”，字“子恢”；幼子起名為“遼”，字“子復(fù)”，意在“恢復(fù)遼沈”.他后來又寫了“過遼論”，揭露日寇的侵華陰謀，這篇文章當(dāng)時(shí)流傳很廣，影響很大.受到日本鬼子和漢奸的注意，劉樸先生不得不避禍關(guān)內(nèi).

抗日戰(zhàn)爭爆發(fā)后，少年劉遼在重慶加入了“空軍幼年學(xué)?！保瑴?zhǔn)備參加保衛(wèi)祖國的戰(zhàn)斗.抗戰(zhàn)勝利后，劉遼希望走科學(xué)救國的道路，轉(zhuǎn)入普通中學(xué).在學(xué)習(xí)期間，他參加了共產(chǎn)黨組織的地下活動(dòng)，幫助散發(fā)《挺進(jìn)報(bào)》.他 1948年考入北京大學(xué)數(shù)學(xué)系，后又轉(zhuǎn)入物理系.解放前夕，劉遼加入了共產(chǎn)黨的外圍組織“民主青年聯(lián)盟”，積極參加反內(nèi)戰(zhàn)、反饑餓、反對(duì)國民黨反動(dòng)統(tǒng)治的斗爭，終于迎來了北

平的解放.解放后，劉遼覺得革命已經(jīng)完成，于是不再關(guān)心政治，一心致力于物理的學(xué)習(xí).1952年從北大物理系畢業(yè)，先到唐山鐵道學(xué)院工作，后于1956年調(diào)到北京師范大學(xué)物理系任教.

圖2 北京大學(xué)物理系1952年畢業(yè)生合影，前排左一為劉遼

1957年，整風(fēng)運(yùn)動(dòng)開始.最初，劉遼對(duì)運(yùn)動(dòng)并不關(guān)心，專心埋頭于理論物理的鉆研.后來，有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)動(dòng)員他關(guān)心整風(fēng)運(yùn)動(dòng)，幫助黨改進(jìn)工作.于是劉遼走出書齋，看了一通大字報(bào)，并直率地發(fā)表了一些批評(píng)意見，他的意見被刊登在《師大周報(bào)》上.不料，風(fēng)向突變，“整風(fēng)”變成了“反右”，于是右派的帽子就戴到了他的頭上.

劉遼等右派分子遭到嚴(yán)厲批判，更加令人沒有想到的是，這頂帽子一戴就是17年.在此期間，劉遼被剝奪了講課的權(quán)利，被安排到資料室當(dāng)資料員，不時(shí)遭到白眼、訓(xùn)斥和批判，并隨時(shí)接受群眾的“監(jiān)督”.“文革”暴發(fā)后，劉遼不但被勞改，還曾遭受野蠻的體罰，以致留下終生不愈的腰痛病.劉遼和他的家庭長期在痛苦中生活.

然而，他并沒有被高壓壓垮.他在苦難中堅(jiān)持理論物理的鉆研.劉遼盡量不去想那些不愉快的事情，一心苦讀廣義相對(duì)論和粒子物理的書籍.幸運(yùn)的是，廣義相對(duì)論和其他物理分支相比有一個(gè)特點(diǎn)，那就是長期進(jìn)展緩慢.從1915年愛因斯坦創(chuàng)建廣義相對(duì)論，到20世紀(jì)60年代，理論本身幾乎沒有什么變化.于是，劉遼先生也就用不著去大量查閱文獻(xiàn)，那對(duì)于戴著右派份子帽子的他還是件困難的事情.因?yàn)榇罅坎殚單墨I(xiàn)會(huì)引起別人的注意，一些具有極左思想的人會(huì)認(rèn)為他“不認(rèn)真改造自己”.劉遼找到幾本講述廣義相對(duì)論的書籍，例如愛因斯坦的《相對(duì)論的意義》，穆勒的《相對(duì)論理論》，朗道的《場(chǎng)論》等.他的外語很好，英文、德文、俄文的書籍都能看，當(dāng)然，資料室的工作崗位也給他的學(xué)習(xí)提供了便利.

劉遼先生當(dāng)時(shí)住房狹小，全家住在一間屋子里，晚上支起床板睡覺.家中沒有合適的桌子，他就用大板凳代替，挑燈夜讀.為了不影響愛人休息，就讓她睡在水房中.在當(dāng)右派的十幾年中，他始終沒有放棄，仍孜孜不倦地鉆研廣義相對(duì)論和粒子物理.即使在“文革”的勞改期間，也沒有放棄攻讀.他盡量不去想那些不愉快的事情，努力讓自己的思想在愛因斯坦的彎曲時(shí)空中自由飛翔，在不幸的生活中，享受思考科學(xué)真理的幸福.

圖3. 劉遼（左一）在接受勞改

在“文革”期間的勞改過程中，劉遼結(jié)識(shí)了兩個(gè)因貼林彪大字報(bào)而被打成反革命的學(xué)生（楊以鴻和劉中柱）.他們兩人在親身接觸中，認(rèn)識(shí)到劉先生不是壞人，而是難得的品德高尚、學(xué)識(shí)淵博、誨人不倦的老師，二人十分欽佩他的學(xué)識(shí)和奮斗精神，對(duì)廣義相對(duì)論也很感興趣.于是他們就在夜里無人知曉的情況下，來到劉遼先生的家中，當(dāng)時(shí)劉先生住在校外，這也為他們的“秘密接觸”提供了方便.否則被外人知道了就很難逃脫“反革命串聯(lián)”的嫌疑.

楊以鴻和劉中柱是劉遼先生最早的兩個(gè)弟子.楊以鴻后來通過第一批CUSPEA考試到美國留學(xué)，畢業(yè)后回國，是北師大物理系破格提拔的第一位教授，但由于長期受迫害，體質(zhì)很差，不幸英年早逝.劉中柱后來在華中科技大學(xué)任教授.

當(dāng)改革開放的春風(fēng)吹過神州大地的時(shí)候，劉

遼先生看到了光明和希望.他在經(jīng)歷了“右派分子”、“摘帽右派”、“改正右派”等幾個(gè)階段后，終于成為了“錯(cuò)劃右派”，“右派”這頂帽子總算離開了他.不過，在此后的一段時(shí)間里，依然有個(gè)別極左思想沒有消除掉的人，給他制造一些令人不愉快的麻煩.

但是，大的局面總算好轉(zhuǎn)了.劉遼先生開始傳播廣義相對(duì)論，先是在師大的校園里，后來走向別的大學(xué)，走向中科院，走向全國各地.劉遼先生使北師大成為廣義相對(duì)論的一個(gè)教學(xué)和研究中心.這一時(shí)期，全國有三個(gè)主要的廣義相對(duì)論生長點(diǎn)，一個(gè)在中科院理論物理所，一個(gè)在中國科技大學(xué)，另一個(gè)就是北師大.此外還有一些較小的生長點(diǎn).這些生長點(diǎn)的學(xué)術(shù)帶頭人都是在惡劣環(huán)境下堅(jiān)持奮斗的人.正是他們的努力，使中國的廣義相對(duì)論研究初步形成規(guī)模.此前，中國只有一些零星的廣義相對(duì)論研究.

劉遼先生傾20年心血寫成的廣義相對(duì)論講義，在全國造成了極大影響.這本稱為《廣義相對(duì)論》的書后來由高等教育出版社出版，暢銷全國.這本書是少有的、由我們中國人自己編寫的廣義相對(duì)論教材.它從零開始，講授廣義相對(duì)論的物理基礎(chǔ)和數(shù)學(xué)工具、基本理論和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證.這本書物理概念明晰，數(shù)學(xué)推導(dǎo)詳盡，循循善誘，既可以用于課堂教學(xué)，又可以用于讀者自學(xué).這本書真實(shí)地體現(xiàn)了劉遼先生“用易懂的語言把深?yuàn)W的道理講清楚”的教學(xué)理念.它可以使人很快掌握廣義相對(duì)論的基本內(nèi)容，并把讀者直接引導(dǎo)到黑洞、中子星、引力波和宇宙學(xué)的研究前沿，因而很受廣大讀者的歡迎，至今仍是學(xué)習(xí)廣義相對(duì)論的最好書籍之一［3］.

我非常吃驚的是，青年劉遼在無人請(qǐng)教、無法交流的情況下，居然完全通過自學(xué)，靠一己之力學(xué)通了廣義相對(duì)論.據(jù)我所知，國內(nèi)幾個(gè)主要的相對(duì)論生長點(diǎn)，都是在一批“才子”的共同學(xué)習(xí)、共同探討的情況下，靠集體的力量讀通了廣義相對(duì)論的.當(dāng)然，也有個(gè)別從國外回來的教授，用在國外學(xué)到的廣義相對(duì)論知識(shí)培養(yǎng)了一些年青人的情況.

我對(duì)自學(xué)廣義相對(duì)論的困難有親身體會(huì).1965年夏天，我在中國科技大學(xué)物理系上完大學(xué)三年級(jí)，在電動(dòng)力學(xué)中學(xué)過了狹義相對(duì)論，在興趣的引導(dǎo)下，我自學(xué)了一個(gè)暑假的廣義相對(duì)論.用自己從書店買到的坦蓋里尼的《廣義相對(duì)論導(dǎo)論》，愛因斯坦的《相對(duì)論的意義》，以及柏格曼的《相對(duì)論引論》作讀本，反復(fù)苦讀了一個(gè)暑假，結(jié)果雖然對(duì)廣義相對(duì)論有了一個(gè)大概的了解，但問題一大堆，應(yīng)該說并沒有真正掌握.

開學(xué)后我就按學(xué)校安排到農(nóng)村參加四清運(yùn)動(dòng).第二年，四清運(yùn)動(dòng)還沒結(jié)束，“文化大革命”爆發(fā)了.我不僅與相對(duì)論，而且與物理學(xué)漸行漸遠(yuǎn).此后又分配到一個(gè)化學(xué)研究所工作，搞物質(zhì)的X射線衍射分析，離相對(duì)論依然遙遠(yuǎn).我做夢(mèng)也沒有想到會(huì)重新獲得鉆研相對(duì)論的機(jī)會(huì).當(dāng)改革開放的春風(fēng)來臨的時(shí)候，離我第一次接觸廣義相對(duì)論（1965年）已經(jīng) 13年了.我驚喜地發(fā)現(xiàn)機(jī)會(huì)居然來臨了，我報(bào)考了劉遼先生的研究生.當(dāng)時(shí)我對(duì)劉先生一點(diǎn)都不了解，完全是按招生目錄作的選擇.

劉先生大概比較欣賞我能自己提出新想法，而且對(duì)廣義相對(duì)論已有一些了解，當(dāng)場(chǎng)就暗示錄取我.但同時(shí)也指出我的兩篇“文章”均沒有什么價(jià)值.第一篇其實(shí)與錯(cuò)誤的“光子老化說”（當(dāng)時(shí)我不知道這一學(xué)說）類似.第二篇?jiǎng)t虛無縹緲，離解決實(shí)際問題相差甚遠(yuǎn).告訴我要重新認(rèn)真學(xué)習(xí)廣義相對(duì)論，真正打好基礎(chǔ)，才能進(jìn)入研究的天地.

圖4. 劉遼先生與夫人張瑞英醫(yī)生

到了北京師范大學(xué)后，我才逐漸對(duì)劉先生有所了解.首先感受到的是他的平易近人，以及他對(duì)學(xué)生的親切關(guān)懷.一開始上課，他就告誡我們，學(xué)理論物理不能只看書不推導(dǎo)，必須親手推導(dǎo)講義上的所有

公式.只有親自推，才能真正搞清楚自己是否真懂了，是否真正掌握了其中的內(nèi)容.這正是我以前自學(xué)相對(duì)論時(shí)注意不夠的.以前之所以會(huì)出現(xiàn)似懂非懂的情況，主要原因就是沒有逐個(gè)公式推導(dǎo)，因而沒有真正掌握書中的內(nèi)容.

另一個(gè)是告訴我們不能只看書，必須看文獻(xiàn).書中內(nèi)容雖然基本，但一般比較陳舊，從文獻(xiàn)中則能讀到當(dāng)時(shí)最新的研究進(jìn)展，跟上科研的前沿.當(dāng)時(shí)，也恰逢廣義相對(duì)論研究的好時(shí)光.經(jīng)歷了近半個(gè)世紀(jì)的停滯之后，廣義相對(duì)論突然開始向前發(fā)展了.這主要是因?yàn)樘煳挠^測(cè)提供了新的研究對(duì)象，一個(gè)是中子星的發(fā)現(xiàn)刺激了黑洞的研究，一個(gè)是微波背景輻射的發(fā)現(xiàn)刺激了宇宙學(xué)的發(fā)展，再有一個(gè)是脈沖雙星PSR1913+16的研究，重新點(diǎn)燃了人們探測(cè)引力波的希望.

劉遼先生非常注意讓學(xué)生在“干中學(xué)”，邊學(xué)習(xí)基礎(chǔ)知識(shí)，邊進(jìn)行科研.從研究生二年級(jí)（1979年）開始，我和師弟桂元星就在劉先生的指導(dǎo)下進(jìn)入了科研階段.我們幾乎同時(shí)開始了對(duì)黑洞和引力波的研究.

當(dāng)時(shí)，美國的泰勒和休斯通過對(duì)脈沖雙星PSR1913+16的長期觀測(cè)，發(fā)現(xiàn)這對(duì)雙星的運(yùn)轉(zhuǎn)周期每年減少約萬分之一秒.他們推測(cè)這可能是雙星公轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生了引力波，引力波帶走了雙星的部分轉(zhuǎn)動(dòng)能量，從而導(dǎo)致了公轉(zhuǎn)周期的減小.他們宣稱用廣義相對(duì)論進(jìn)行了計(jì)算，證實(shí)了自己的想法.這件工作，在相對(duì)論界普遍被認(rèn)為是存在引力波的一個(gè)證明.這雖然是一個(gè)間接證明，但是是引力波存在的第一個(gè)證明，而且是相當(dāng)可信的一個(gè)證明.多年后，他們因?yàn)檫@次發(fā)現(xiàn)獲得了諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng).

那時(shí)由于信息缺乏，我們看不到他們的證明過程.于是劉先生讓我和桂元星自己動(dòng)手算一下，并指點(diǎn)了計(jì)算方法.經(jīng)過復(fù)雜的計(jì)算，我們得到了與他們一致的結(jié)果.根據(jù)當(dāng)時(shí)公布的數(shù)據(jù)，他們的計(jì)算值與觀測(cè)值相差大約30%.這是一個(gè)非常好的結(jié)果，因?yàn)檫@對(duì)雙星離我們十分遙遠(yuǎn)，能有這樣的精度已經(jīng)很不錯(cuò)了.北京大學(xué)的一個(gè)小組也差不多同時(shí)得到了類似的結(jié)果.通過此研究我們掌握了計(jì)算引力波輻射能的方法，學(xué)會(huì)了怎樣研究引力波，同時(shí)知道了研究引力波的困難［1，4］.

?？谱o(hù)士SOP培訓(xùn)不僅可為教師培養(yǎng)提供科學(xué)計(jì)劃，同時(shí)為教學(xué)科學(xué)管理提供依據(jù)，促進(jìn)?？谱o(hù)士培訓(xùn)質(zhì)量的提升。SOP以程序性文件的方式為護(hù)理教學(xué)管理提供了依據(jù)[11-12]。SOP對(duì)?？谱o(hù)士培訓(xùn)內(nèi)容進(jìn)行了優(yōu)化和細(xì)化，每個(gè)教學(xué)任務(wù)由誰來做、怎么做、達(dá)到什么標(biāo)準(zhǔn)均明確規(guī)定。這有利于由護(hù)理部牽頭的護(hù)理教學(xué)質(zhì)量管理團(tuán)隊(duì)對(duì)專科護(hù)士培訓(xùn)SOP的執(zhí)行情況進(jìn)行管理，可促進(jìn)專科護(hù)士培訓(xùn)管理向目標(biāo)化和規(guī)范化方向發(fā)展 [13]。

1974年霍金證明了黑洞存在熱輻射，從而肯定了黑洞有溫度的想法.此后，有關(guān)研究取得了很大進(jìn)展.人們創(chuàng)造了不少研究黑洞熱效應(yīng)的方法.先后證明了球?qū)ΨQ黑洞可以熱輻射自旋為整數(shù)和半整數(shù)的各種粒子，最一般的穩(wěn)態(tài)黑洞（克爾-紐曼黑洞）可以輻射玻色子.然而，證明這種轉(zhuǎn)動(dòng)黑洞熱輻射費(fèi)米子的工作卻遇到了極大困難.主要是彎曲時(shí)空中的旋量方程不好解，幾個(gè)方程之間耦合很厲害.所以，到1980年時(shí)，這一問題還沒有解決.劉遼先生和他的大學(xué)同學(xué)、北京大學(xué)計(jì)算機(jī)系的許殿彥教授對(duì)此問題很感興趣.他們一方面自己鉆研，一方面把我們兩個(gè)研究生也引進(jìn)了這一研究的天地.終于，在劉遼先生的帶領(lǐng)下，我們徹底解決了這一問題.這對(duì)我們課題組是極大的鼓舞.我也從此進(jìn)入了黑洞的研究領(lǐng)域［5，6］.

在看了一些黑洞的霍金效應(yīng)以及勻加速觀測(cè)者的安魯效應(yīng)的文章之后，我提出一個(gè)猜測(cè)：任何一個(gè)具有事件視界的穩(wěn)態(tài)時(shí)空，只要視界處的表面引力不為零，就一定會(huì)有熱輻射產(chǎn)生，與時(shí)空彎曲的細(xì)節(jié)無關(guān).劉先生很支持我的猜測(cè)，在他的鼓勵(lì)下，我完成了這一證明，并進(jìn)一步創(chuàng)造了計(jì)算動(dòng)態(tài)黑洞熱輻射的普適方法，到目前為止，這是唯一一個(gè)能夠逐點(diǎn)計(jì)算黑洞表面溫度的方法［7，8］.

劉先生和他的學(xué)生黃超光、徐鋒一起，探討了黑洞的反作用問題，提出了黑洞的“膜模型”.他們的模型把黑洞看成一個(gè)存在表面張力的膜，很好地解釋了黑洞熱力學(xué)中的各種問題［9，10］.

劉遼先生與裴壽鏞教授合作，在黑洞量子化方面做出了創(chuàng)新性的工作.他們把索末菲量子化的方法，引入黑洞研究，得到了黑洞質(zhì)量量子化和表面積量子化的條件，并指出黑洞熱輻射不是一個(gè)可以使黑洞完全消失的效應(yīng).黑洞存在一個(gè)基態(tài)質(zhì)量，當(dāng)黑洞由于熱輻射而質(zhì)量下降到基態(tài)質(zhì)量時(shí)，輻射會(huì)“嘎”然而止，黑洞的信息會(huì)殘留于其中.這不僅可以避免“信息疑難”，保證黑洞的量子過程信息守恒，而且殘存的基態(tài)黑洞可以作為暗物質(zhì)的“候選者”［11］.

劉遼先生率先在國內(nèi)開設(shè)了“黑洞物理”這門課，以后又把它發(fā)展成“彎曲時(shí)空量子場(chǎng)論”課.彎曲時(shí)空量子場(chǎng)論，是廣義相對(duì)論走向量子化的一個(gè)中間理論.廣義相對(duì)論誕生不久，就有人試圖把作為時(shí)空彎曲效應(yīng)的引力場(chǎng)量子化，然而所有的嘗試都沒有成功.這一研究目前的前沿就是“超弦”和“圈量子引力”，這兩個(gè)理論雖然已有了許多精彩的進(jìn)展，但現(xiàn)在仍有較大的困難.針對(duì)這種情況，廣義相對(duì)論工作者就創(chuàng)建了

一個(gè)中間過渡理論---“彎曲時(shí)空量子場(chǎng)論”.在這一理論中，引力場(chǎng)不做量子化，看作經(jīng)典場(chǎng)，但把其余的各種物質(zhì)場(chǎng)均在彎曲時(shí)空的背景下進(jìn)行了量子化.最近幾十年來，這一理論取得很大成功，霍金就是用這一理論證明了黑洞存在熱輻射，存在溫度的.此外，這一理論在宇宙早期演化的研究中，也取得了極大成功［3，12］.

圖5 劉遼先生在做學(xué)術(shù)報(bào)告

劉遼先生是把彎曲時(shí)空量子場(chǎng)論介紹到中國的第一人.后來，他的學(xué)生黃超光把他的講義整理擴(kuò)充成《彎曲時(shí)空量子場(chǎng)論與量子宇宙學(xué)》一書，已由科學(xué)出版社出版.由于引力場(chǎng)量子化的成功尚遙遙無期，彎曲時(shí)空量子場(chǎng)論在未來若干年內(nèi)還會(huì)大有用武之地.對(duì)黑洞、宇宙學(xué)等感興趣的讀者，應(yīng)該注意這本書［12］.

劉遼先生在廣義相對(duì)論的研究中展開了一個(gè)寬大的探討面，在研究黑洞和引力波的同時(shí)，還帶領(lǐng)學(xué)生研究暴脹宇宙學(xué)、量子宇宙學(xué)、有撓引力、量子引力、蟲洞、時(shí)空隧道和時(shí)間機(jī)器.例如，發(fā)表了“Higgs場(chǎng)的宇宙學(xué)起源”［13］，“利用蟲洞消除QED中的單圈發(fā)散”［14］，“真空漲落可以產(chǎn)生蟲洞”［15］等文章.當(dāng)著名的相對(duì)論專家霍金提出“時(shí)序保護(hù)猜想”來阻止制造“時(shí)間機(jī)器”，阻止“時(shí)空穿越”時(shí)，劉遼和他的學(xué)生李立新、許建梅研究了霍金的這一猜想，找到了一個(gè)避開“時(shí)序保護(hù)猜想”來制造“時(shí)間機(jī)器”的方案［16］.李立新正是在劉遼先生的指導(dǎo)下，掌握了廣義相對(duì)論，并進(jìn)入量子宇宙學(xué)和蟲洞研究的.現(xiàn)在，李立新成為了國際知名的廣義相對(duì)論專家.

從上面列出的文章可以看到，劉遼先生的研究工作不限于廣義相對(duì)論，也包括粒子物理和通常的量子場(chǎng)論、規(guī)范場(chǎng)論.這得益于他早年對(duì)理論物理的持續(xù)鉆研.在“戴帽右派”及“摘帽右派”期間，他對(duì)理論物理的學(xué)習(xí)就不限于廣義相對(duì)論，他同時(shí)自學(xué)粒子物理和量子場(chǎng)論.事實(shí)上，他的第一篇科研論文就是粒子物理領(lǐng)域的.他在對(duì)粒子物理的鉆研中，發(fā)現(xiàn)著名的強(qiáng)子質(zhì)量Gellman-Okubo公式（CMO公式）存在一些問題，計(jì)算值與實(shí)驗(yàn)值偏離較大.他結(jié)合線性上升的Regge跡線和SU（3）群論對(duì)強(qiáng)子的分類，通過大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，提出了一個(gè)新的強(qiáng)子質(zhì)量的半經(jīng)驗(yàn)公式.與CMO公式相比，劉遼的質(zhì)量公式形式簡單對(duì)稱，需要的經(jīng)驗(yàn)參數(shù)也比較少，且符合Regge跡線的線性上升這一重要的經(jīng)驗(yàn)規(guī)律.對(duì)于某些重子和介子八重態(tài)，比CMO更接近實(shí)驗(yàn)結(jié)果.劉遼的公式還把費(fèi)恩曼1970年發(fā)表的有關(guān)工作包含于其中.但由于文革的影響，劉遼在 1973年完成的這一工作，遲至1978年才發(fā)表.此后，劉遼先生主要轉(zhuǎn)入了廣義相對(duì)論的研究［17］.

值得一提的是，劉遼先生在晚年曾再次回到引力波的研究.他對(duì)deSitter宇宙中是否存在引力波進(jìn)行了探討.由于劉先生在廣義相對(duì)論的教學(xué)中，始終把引力波作為一個(gè)重點(diǎn)，他的兩位學(xué)生，朱宗宏和黃超光，先后走上了研究引力波的道路，現(xiàn)在都已成為我國引力波探索中的學(xué)術(shù)帶頭人.

劉遼先生從來不脫離教學(xué)，在完成大量科研工作，培養(yǎng)大批研究生和訪問學(xué)者的同時(shí)，他為研究生講授“廣義相對(duì)論”、“量子場(chǎng)論（平直時(shí)空）”、“李群與李代數(shù)”、“彎曲時(shí)空量子場(chǎng)論”、“暴脹宇宙學(xué)”和“量子宇宙學(xué)”等課程.還為本科生講授“原子物理學(xué)”、“量子力學(xué)”、“量子場(chǎng)論導(dǎo)論”等課程.劉遼先生每個(gè)學(xué)期都有課，有時(shí)還同時(shí)講授兩門課.他的課深入淺出，很受同學(xué)歡迎.

除去前面提到的《廣義相對(duì)論》和《彎曲時(shí)空量子場(chǎng)論與量子宇宙學(xué)》之外，他還出版過《量子場(chǎng)論（平直時(shí)空）》一書，此書的特點(diǎn)是強(qiáng)調(diào)洛倫茲協(xié)變性，書一開始就從旋量出發(fā)來建立場(chǎng)方程，并運(yùn)用了洛倫茲協(xié)變的量子條件.這是與一般的平直時(shí)空量子場(chǎng)論書籍的不同之處［18］.此外，劉遼先生還和合作者一道出版了《暴脹宇宙論和宇宙弦》［19］、《李群和李代數(shù)簡介》［20］、《狹義相對(duì)論》［21］、《黑洞與時(shí)間的性質(zhì)》［7］等科研專著和教材.

圖6. 劉遼先生的幾本著作

劉遼先生酷愛教學(xué)，他把做科研的精神和方法，用到教學(xué)上來，長期潛心研究教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法.他講課特別強(qiáng)調(diào)物理的科學(xué)精神、科學(xué)思想和科學(xué)方法，他講課既嚴(yán)謹(jǐn)、精煉、清晰，又生動(dòng)幽默風(fēng)趣，深受學(xué)生歡迎.

他從來不在學(xué)生面前擺架子，允許學(xué)生當(dāng)眾反駁他的意見，在課題組內(nèi)營造了良好的學(xué)術(shù)氛圍.

劉遼先生正直、謙虛，從不為自己和自己的小組謀私利.在他的學(xué)生即將擔(dān)任行政職務(wù)的時(shí)候，劉遼先生叮囑他千萬不要利用職權(quán)為自己和我們組謀利益，一定要秉公辦事.

劉遼先生喜愛哲學(xué)，外語和古漢語都非常好，英語、德語、俄語都能流利閱讀，看過康德、黑格爾等許多哲學(xué)家的原文著作，也讀過孔子、孟子、老子、莊子、墨子、惠施等中國哲學(xué)家的著作.劉先生對(duì)科學(xué)哲學(xué)頗有研究，曾發(fā)表過不少相關(guān)文章［1］，并曾在中國社會(huì)科學(xué)院做過演講，受到聽眾熱烈歡迎.

在劉先生的著作中經(jīng)?？梢钥吹剿谜軐W(xué)家的一些觀點(diǎn)，但他從來不盲從于哲學(xué)，他說，哲學(xué)對(duì)自然科學(xué)工作者有啟發(fā)作用，但不能迷信哲學(xué)，真正最應(yīng)該尊重的是科學(xué)定律本身和實(shí)驗(yàn)觀測(cè)結(jié)果.

現(xiàn)在劉遼先生已經(jīng)離我們而去了.他為中國的相對(duì)論研究，為彎曲時(shí)空的探索，為培養(yǎng)人才的教育事業(yè)，不屈不撓地奮斗了一生，貢獻(xiàn)了一生.今天，劉先生和其他先輩研究者的努力，已經(jīng)遍地開花，中國的相對(duì)論研究正快步走向世界的前列.

［1］ 劉遼.劉遼文集［M］.長沙：湖南科學(xué)技術(shù)出版社，2008.

［2］ 趙崢.情系彎曲時(shí)空---劉遼教授的相對(duì)論研究身涯［J］.物理，2009，38：747［Zhao Z.Wuli（Physics）2009，38：747（in Chinese）］.

［3］ 劉遼.廣義相對(duì)論［M］.2版.北京：高等教育出版社，1987.

［4］ 桂元星，趙崢，劉遼.PSR1913+16的重力輻射［J］.北京師范大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），1980（3，4）：67-73.

［5］ 劉遼，許殿彥.Dirac粒子的Hawking蒸發(fā) ［J］.物理學(xué)報(bào)，1980，29：1617［Liu L，Xu DY.Acta physica Sinica，1980，29：1617（in Chinese）］.

［6］ 趙崢，桂元星，劉遼.在Kerr-Newman時(shí)空中Dirac粒子的Hawking蒸發(fā)［J］.天體物理學(xué)報(bào)1981（1）：141-150.Zhao Z，Gui YX，Liu L.On the Hawking evaporation of Dirac particles in Kerr-Newman spacetime［J］.Chin As-

tron Astrophys，1981（5）：365-372.Chin Phys（USA）（1982）386.

［7］ 劉遼，趙崢，田貴花，等.黑洞與時(shí)間的性質(zhì)［M］.北京：北京大學(xué)出版社，1987.

［8］ 劉遼.費(fèi)曼路徑積分和霍金蒸發(fā)［J］.物理學(xué)報(bào)，1982，31：519［Liu L.Acta physinica sinica，1982，31：519（in Chinese）］.

［9］ Huang C G，Liu L，Xu F.On black hole thermodynamics and back-reaction［J］.Chin Phys Lett，1991（8）：118.

［10］ Huang C G，Liu L，Zhao Z.The thermodynamical approach to the back reaction problem［J］. Gen Rel Grav，1993，25：1267.

［11］ Liu L，Pei S Y.Sommerfeld’s quantum condition of action and the spectra of quantum Schwarzschild black hole［J］.Chin Phys Lett，2004，21：1887.

［12］ 劉遼，黃超光.彎曲時(shí)空量子場(chǎng)論與量子宇宙學(xué)［M］.北京：科學(xué)出版社，2013.

［13］ Liu L，Pei S Y.Can Higgs field have a cosmological origin？［J］.Chin Phys Lett，2003，20：780.

［14］ 劉遼.時(shí)空泡沫結(jié)構(gòu)與量子電動(dòng)力學(xué)中發(fā)散的消除［J］.物理學(xué)報(bào)，1998，47：363［Liu L.Acta physica sinica，1998，47：363（in Chinese）］.

［15］ Liu L.Wormhole created from vacuum fluctuation［J］.Phys Rev D，1993，48：R5463.

［16］ Li L X，Xu J M，Liu L.Complex geometry，quantum tunneling，and time machines［J］.Phys Rev D，1993，48：4735.

［17］ 劉遼.一個(gè)強(qiáng)子質(zhì)量的經(jīng)驗(yàn)公式［J］.物理，1979，8：285［Liu L.Wuli（Physics），1979，8：285（in Chinese）］.

［18］ 劉遼.量子場(chǎng)論（平直時(shí)空）［M］.北京：北京師范大學(xué)出版社，2003.

［19］ 蔣元方，劉遼，錢振華.暴脹宇宙論和宇宙弦［M］.上海：華東師范大學(xué)出版社，1993.

［20］ 劉遼，曹雨芳.李群和李代數(shù)簡介［M］.北京：北京師范大學(xué)出版社，1987.

［21］ 劉遼，費(fèi)?？。瑥?jiān)手?狹義相對(duì)論［M］.2版.北京：科學(xué)出版社，2008.

書訊

《當(dāng)愛因斯坦遇見達(dá)·芬奇》——科學(xué)家與人文情懷的激情碰撞

閱讀一本不適合自己閱讀的書，比不閱讀還要環(huán).我們必須學(xué)會(huì)這樣一種本領(lǐng)：選擇最有價(jià)值、最適合自己需求的讀物.---別林斯基

科普就是把人類研究發(fā)現(xiàn)的科學(xué)知識(shí)、科學(xué)方法以及融于其中的科學(xué)思想和科學(xué)精神，通過多種方法，多種途徑傳遞給社會(huì)大眾，使之為公眾所理解，達(dá)到開發(fā)智力、提高素質(zhì)、培養(yǎng)人才、發(fā)展生產(chǎn)力的目的，并使公眾有機(jī)會(huì)參與科技政策的決策活動(dòng)，促進(jìn)社會(huì)的物質(zhì)文明和精神文明發(fā)展.

今天我們就為大家推薦一本將物理與藝術(shù)完美結(jié)合的科普讀物---《當(dāng)愛因斯坦遇見達(dá)·芬奇》.你是否也對(duì)宇宙運(yùn)行的規(guī)律充滿好奇？你是否也對(duì)美妙的音樂心馳神往？那么翻開此書，開始一段與眾不同的物理與藝術(shù)之旅吧.

（高等教育出版社 王碩，忻蓓）

Exploring curved space-time ---In memory of Professor LIU Liao

ZHAO Zheng
（Department of Physics，Beijing Normal University，Beijing 100875，China）

Professor LIU Liao′s major milestones in his personal and academic life are introduced.Professor LIU had devoted himself to the research on the theory of general relativity and had contributed enormously to introducing this great theory into China and to its thriving in China.He had trained a lot of students in the field of general relativity and had published many books and papers on general relativity and its subfields，among them are curved spacetime，black hole，cosmology，wormhole，time-machine，gravitational wave，and so on.

LIU Liao；generalrelativity；curved space-time；black hole； cosmology； wormhole；gravitational wave

O 412.1

A

1000-0712（2016）11-0033-07

2016-06-24.

趙崢（1943-），男，江西萍鄉(xiāng)人，北京師范大學(xué)物理系教授，博士生導(dǎo)師.