对称性是一种不变性:数学对象在一系列运算或变换下保持不变的性质。物理系统的对称变换是理解自然物理定律的基石之一。以恒定相对速度运动的观察者之间的对称性使伽利略提出了相对论原理,为现代物理学的基础提供了初步见解。正是控制麦克斯韦方程的对称性,即洛伦兹群,使爱因斯坦将伽利略的思想推广到狭义相对论,这是我们理解基本粒子运动学以及原子核稳定性的基础。在量子领域,由于自旋和统计学之间的深层联系,人们可以从对称性开始解释元素周期表。从更现代的角度来看,洛伦兹群的表示理论为开始组织相对论量子场理论提供了起点。基本粒子的量子数由对称群组织。对称群与规范对称性、自发对称性破缺和希格斯机制一起被用来构建基本粒子的标准模型,这是 20 世纪最伟大的科学成就之一。随着与扩展算子相关的各种新型对称性的发现,量子场论的最新研究正在经历一场进一步的革命。这些广义全局对称性 [1] 包括高阶形式对称性、范畴对称性(如高阶群对称性或不可逆对称性),甚至更普遍的子系统对称性等。这些新颖的对称性从根本上扩展了以前仅仅基于李代数和李群数学的标准对称概念,它们基于更先进的数学结构,概括了高阶群和高阶范畴。广义对称性有望对我们理解从凝聚态物理学到量子信息、高能物理学甚至宇宙学等各个物理学领域相关的量子场动力学产生深远的影响。1
同行评审出版物 [1] E. Mohammadreza、J. Pacheco、W. Li、J. Lee Hu、H. Chen。“使用离散动作空间中的强化学习对静态恶意软件检测器进行二进制黑盒攻击。” IEEE S&P 深度学习和安全研讨会。2021 年 5 月。 [2] SJ Lee、D. Suri、P. Somani、CL Dean、J. Pacheco、R. Stoner、I. Perez-Arriaga、JW Fisher III、J. Taneja。“概率电力需求预测如何加速清洁可靠电力的普遍使用。” 能源促进经济增长。2021 年 [3] S. Zheng、DS Hayden、J. Pacheco、J. Fisher III。“具有可变成本结构的顺序贝叶斯实验设计。”神经信息处理系统进展。 2020 年。[4] DS Hayden、J. Pacheco、J. Fisher III。“使用李群动力学进行非参数对象和部件建模。”计算机视觉与模式识别会议。2020 年。[5] J. Belden、MM Mansoor、A. Hellum、SR Rahman、A. Meyer、C. Pease、J. Pacheco、S. Koziol 和 TT Truscott。“视觉如何控制密集骑行车队的集体行为。”皇家学会界面杂志。2019 年。[6] J. Pacheco 和 J. Fisher III。“序列决策的变分信息规划。”人工智能与统计国际会议。2019 年。[7] S. Zheng、J. Pacheco、J. Fisher III。“一种稳健的序列信息理论规划方法。”机器学习国际会议。 2018。[8] D. Milstein、J. Pacheco、L. Hochberg、J. Simeral、B. Jarosiewicz、E. Sudderth。“皮质内脑机接口的多尺度半马尔可夫动力学。”神经信息处理系统进展。2017。[9] J. Pacheco 和 EB Sudderth。“蛋白质、粒子和伪最大边际:一种子模块化方法。”国际机器学习会议。2015。[10] J. Pacheco、S. Zuffi、MJ Black 和 EB Sudderth。“保留模式和消息
物理科学与工程 PE1 数学 所有数学领域,包括纯数学和应用数学,以及计算机科学的数学基础、数学物理和统计学 PE1_1 逻辑与基础 PE1_2 代数 PE1_3 数论 PE1_4 代数和复几何 PE1_5 李群、李代数 PE1_6 几何与全局分析 PE1_7 拓扑 PE1_8 分析 PE1_9 算子代数和泛函分析 PE1_10 ODE 和动力系统 PE1_11 偏微分方程的理论方面 PE1_12 数学物理 PE1_13 概率 PE1_14 数理统计 PE1_15 通用统计方法和建模 PE1_16 离散数学和组合数学 PE1_17 计算机科学的数学方面 PE1_18 数值分析 PE1_19 科学计算和数据处理 PE1_20 控制理论、最优化和运筹学 PE1_21 数学在科学中的应用PE1_22 数学在工业和社会中的应用 PE2 物质的基本构成 粒子、核、等离子体、原子、分子、气体和光学物理学 PE2_1 基本相互作用的理论 PE2_2 基本相互作用的现象学 PE2_3 使用加速器的实验粒子物理学 PE2_4 不使用加速器的实验粒子物理学 PE2_5 引力相互作用的经典和量子物理学 PE2_6 核、强子和重离子物理学 PE2_7 核和粒子天体物理学 PE2_8 气体和等离子体物理学 PE2_9 电磁学 PE2_10 原子、分子物理学 PE2_11 超冷原子和分子 PE2_12 光学、非线性光学和纳米光学 PE2_13 量子光学和量子信息 PE2_14 激光、超短激光和激光物理学 PE2_15 热力学 PE2_16 非线性物理学 PE2_17 计量学和测量学PE2_18 平衡和非平衡统计力学:稳态和动力学 PE3 凝聚态物理 结构、电子特性、流体、纳米科学、生物物理学 PE3_1 固体结构、材料生长和特性 PE3_2 凝聚态的机械和声学特性、晶格动力学 PE3_3 凝聚态的传输特性 PE3_4 材料的电子特性、表面、界面、纳米结构 PE3_5 半导体和绝缘体的物理特性 PE3_6 宏观量子现象,如超导性、超流体、量子霍尔效应 PE3_7 自旋电子学
无论坍缩物体的质量、电荷和角动量是多少,坍缩的最终状态仅由物体的质量、电荷和角动量来表征。由于黑洞会向渐近观察者隐藏经典信息,所以这仍然是可以接受的。然而,它在半经典背景下的影响却令人担忧,并引起了所谓的信息丢失悖论。[4] 首次研究了经典黑洞背景中量子场的散射。结果表明,在 I − 处制备的初始真空状态将在黑洞几何中演化为未来零无穷大 I + 处的热状态。因此,存在非幺正演化和信息丢失。我们可以在坍缩过程的背景下想象这一点,该过程提供经典背景和在 I − 处在真空中制备的量子态。 I + 处的外态是热态,这假设意味着黑洞正在发射热辐射,这会导致其质量、角动量等减少,并最终导致其完全蒸发。因此,作为坍缩和随后蒸发的最终状态,人们在 I + 处发现黑洞奇点和热辐射。有关坍缩物质的信息丢失了。无毛发猜想在这里的作用是,热态仅由稳态黑洞的非平凡毛发来表征。因此,一种可能的解决办法可能是如 [ 5 ] 中所建议的,黑洞上存在更多的毛发。众所周知,黑洞的质量、角动量和电荷是与规范对称性相关的守恒电荷,当存在边界时,规范对称性就会变成真正的对称性。因此,人们可以通过搜索大于度量等距群的对称性群来寻找毛发。零无穷处渐近平坦时空的例子 [ 6 – 8 ]、渐近局部反德西特时空的例子 [ 9 ],以及对近“视界”对称性的探索 [ 10 – 12 ] 告诉我们,情况确实如此。[ 5 ] 中的提议完全源于零无穷处渐近平坦时空的经验,探索了黑洞视界的对称性。对于 I + ( I − ),对称群(定义为保持度量上的衰减条件的微分同胚)变为无限维,即所谓的 BMS + ( BMS − ),它是超平移的无限维阿贝尔群与 Lorentz 群(或其推广,即 Witt 代数的两个副本 [ 13 ] 或球面上的光滑微分同胚代数 [ 14 , 15 ])的半直积。尽管黑洞视界与 I + 或 I − 相似,但由于零生成器的非亲和性,尤其是在非极值情况下,该群可能无法实现为对称性。然而,超平移的李群理想却是保持基本视界结构的对称性。超平移黑洞可能有两种含义。它可能是近视界超平移 [ 5 ],也可能是作用于全局黑洞解的 I + 和 I − 处的渐近超平移 [ 16 , 17 ]。这两个概念是否是同一个概念还远未可知,正是因为近视界超平移生成器在本体中的扩展可能与 I − 处的超平移生成器不匹配。在这里,我们将