方向一：外星人的科学长啥样？

现有的科学理论是人类经历了几千年的摸索，逐渐发展起来的。课题组感兴趣的问题是：人类的科学理论是唯一的吗？如果让人类重来一次，或者说在外星文明中，会建立起来与我们相同的理论吗？

人类重来一次显然是不可能的，等待外星人也不现实。为了回答这个问题，课题组通过构建AI科学家，让其基于实验数据从零开始建立科学理论。在这个过程中，AI科学家没有任何先验的物理知识，不懂什么是力，什么是质量，什么是加速度等，但它需要发现类似F=m a的物理规律。

课题组把神经网络——通用人工智能（AGI）目前的不二选择——作为全新的物理系统进行研究，探索并利用其规律，推动AGI领域的发展。目标包括重现已知理论（如理论力学、相对论、量子力学等），并最终让AI科学家能在任意给定的环境中自动发掘出对应的自然规律，构建面向科学发现的AGI。

方向二：为何看不到夸克？

在电磁相互作用环境中，实验上既可以直接观测到电中性的粒子（如氢原子），也可以观测到带电的粒子（如电子）。然而，在强相互作用环境中，实验上只能观测到色中性的粒子（如质子、中子），但无法直接观测到带色荷的夸克和胶子。这一现象被称为夸克禁闭或色禁闭，对其理解是克莱数学研究所发布的本世纪七个百万美元奖金重大难题之一。

在宇宙早期、或者高能粒子对撞点附近会产生大量的夸克和胶子，它们为什么一定要演化为色中性的强子？它们又是如何演化的？这是课题组感兴趣的问题之一。

课题组以重夸克偶素这一强相互作用中最简单的体系为主要抓手，建议新的观测量并创新理论方法，研究从夸克到强子相变演化的规律，逐步理解强子化和色禁闭机制。

方向三：如何求解量子场论？

量子场论经过半个多世纪的发展已成为物理学的一个基本工具，从最初应用于粒子物理逐步渗透到核物理、凝聚态物理、天体物理和宇宙学等多个领域，并扮演着越来越重要的角色。考虑到基于绝对时空观和确定路径的牛顿力学体系统治了世界200余年，可以相信基于相对时空观和概率幅的量子场论依然处于其青少年时期。我们预期在接下来的一百年内，量子场论在科学研究中更将大放异彩，有望跨越诸多学科并发挥出难以想象的强大作用。

由于物理学是一个实验科学，基于量子场论进行计算得到可以与实验相对比的结果在当前和未来很长时间内都极为重要。然而不幸的是，当前只有非常少量的实验可观测量人们知道如何基于量子场论把其计算得到所需的精度，而对更多的观测量人们无法求解量子场论，使得量子场论的应用受到了极大的限制。课题组感兴趣的问题是：对于任意给定的物理问题，如何求解量子场论并得到任意所需的精度？

求解量子场论分为微扰方式和非微扰方式。在微扰方面，课题组经过多年的努力创立了原则上可以计算至微扰论任意阶的方法。未来将开发一整套全自动化微扰论任意阶计算的程序，大幅度降低场论的使用门槛，同时解决粒子物理中一些精确测量相关的重要唯象学问题。在非微扰方面，课题组将探索新的非微扰方法，以期扩大量子场论能够解决的问题的范围。

主要科研奖励及基金

● 2023年：国家杰出青年科学基金

● 2016年：海外高层次青年人才项目

场论工具包

● AMFlow: Evaluating Feynman integrals using auxiliary mass flow method

● Blade: Block-triangular form improved Feynman integral decomposition