近日，《欧洲物理杂志C辑》(粒子与场论)在线发表湖南大学物理与微电子科学学院本科生胡樑栋、连丁坤及其指导老师刘全慧的研究成果：向心力定律与超曲面上粒子的运动方程。该杂志是物理学JCR分区中的SCI一区刊物，2015年影响因子4.9。

寻找规律的统一性是物理学的根本任务之一。牛顿用万有引力统一了星球的运动规律，麦克斯韦用电动力学统一了电和磁的运动规律；爱因斯坦发现广义相对论同时解释了星球的运动和宇宙的演化，而杨振宁的规范场论则为宇宙间的全部相互作用提供了理论框架。

在物理学中，当一个物体局限在一条曲线上运动时，例如圆周运动、汽车爬坡等，会受到一个向心力；而当一个物体局限在曲面上运动时，例如球面运动、飞机绕地球飞行等，受到另外一个力。这两个力都为物理学界普遍接受也广泛使用，没有人注意到这二者可以统一起来。物电院应用物理专业三年级(现在是四年级上学期)本科生胡樑栋、连丁坤两位同学，在博士生导师刘全慧教授的指导下，将向心力的公式加以改造，发现线和面上的力是同一个力：统一称之为向心力。新的向心力定律具有极大的普适性，不仅仅包括了三维空间的线和面上的运动，还包括了任意维空间中的曲线和超面上的运动。

据悉，在物电院“本科生科研能力提升计划”支持下，胡樑栋和连丁坤两位同学打算2016年春节期间不回家过年，主动联系刘全慧教授从事理论物理研究。刘教授欣然允诺，同时也决定放弃回家过年。整个春节及其开学后的一个月内，师徒三位泡在一起，紧锣密鼓，摸爬滚打，进行了超高强度的科研合作，两个月就有了一个基本轮廓。这项研究需要用到《微分几何》，两位同学又通过到数学院蹭课并努力自修，基本掌握了这门数学课程。最后，师徒三人用微分几何和哈密顿力学的语言，完成了论文。论文完成的消息通过网络传出后，立即获得了有关国际知名专家的关注，在论文的最后校样过程中，作者还参考该专家的意见进行了完善。

这项研究充分体现了师生相长。刘全慧教授评价这项科研合作时认为“英气比经验重要”。两位本科生的研究成果是物电院“本科生科研能力提升计划”实施一年多以来的又一个标志性成果，也是物电院本科生教学改革的一个重要进展，将激励更多本科生加入科研团队、接受科研训练，实现与一流研究型大学相称的人才培养目标。

该研究课题是刘教授负责的国家自然科学基金项目的一部分，它的成功使得该国家级科研项目的质量有了基本保证。

论文下载网址：http://link.springer.com/article/10.1140/epjc/s10052-016-4473-2

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