钟铭聊科学

对于杨老很多人了解的有三方面：

1. 上个世纪新中国成立后百废待兴很多学子选择回国效力，杨老没有回国并加入美国国籍；
   
2. 1957年与李政道合作获得诺贝尔物理学奖，后因分歧两人分道扬镳；
   
3. 杨老在82岁的时候迎娶28岁娇妻翁虹，两人年龄相差54岁广受非议。
   

我们都喜欢站在圣贤的角度去苛责别人，每个人都不能免俗，看一看网上大家对于杨老的评价就清楚了。关于杨老的私事在这里不评价也不去讨论，今天主要看一下杨老在科学事业上作出的巨大贡献。

据权威期刊对于物理学家的排名，杨老可以进入前二十，大约排在十五六名的样子，以下是前十位。而如果只统计在世的物理学家杨老稳居前三，甚至是排在第一位可想而知杨老的科学成就有多高。

1956年杨振宁和李政道共同提出了弱相互作用下宇称不守恒定律，并荣获1957年的诺贝尔物理学奖

对称现象在日常生活中随处可见，例如我们的眼睛、耳朵、双手，还有图形的对称更能体现美感；除此之外物理规律也具有对称性，举个简单的例子：苹果从树上掉落下来符合万有引力定律，那么镜子中的苹果掉落下来也符合万有引力定律。

这种宇称守恒广泛存在，也是被所有的普通人和科学家接受的，如金科玉律一样。如果有一天发现了不守恒现象，那么第一想法是这个现象可能是某些细节上出现了错误，没有人会说理论出现了问题。
图：杨振宁和李政道论文截图

但是杨振宁和李政道发现了不守恒现象之后却是要打破常规，提出了弱相互作用力的宇称不守恒定律，并被验证成功。这一次就像是二十世纪漂浮在经典物理学大大厦上空的两朵乌云，打破经典提出相对论和量子力学。

这个问题就像是大家都知道“1+1=2”，当有一天出现在某种情况下“1+1=3”，但是大家都不信而你提出了足够的论证证明“1+1=3”。

除此之外杨老在统计力学，凝聚态物理，粒子物理，场论方面都有很大贡献。杨-米尔斯规范场论

杨老在上边那些领域有十几个诺奖级别的研究成果，甚至好多科学家基于杨老的科研成果深化研究从而获得诺贝尔奖。尤其是杨-米尔斯规范场论对除引力外的三大基本作用力皆可描述，发展到现在又形成了粒子标准模型。

杨老是在世物理学家第一人当之无愧！

科学黑洞

杨振宁是因弱相互作用下宇称不守恒而获得了诺贝尔物理学奖，宇称不守恒影响对物理学产生了重大影响，所以杨振宁和李政道的宇称不守恒设想获得实验验证后，当年就获得了诺贝尔奖。这个获奖速度在100多年诺贝尔奖史上是空前绝后的，足以见得这项成就的重大。

弱相互作用下宇称不守恒并不是杨振宁的最大科学贡献，杨振宁之所以伟大是因为他的杨-米尔斯方程。杨-米尔斯理论对绝大多数人来说非常的遥远，很少能够看到介绍这个理论的文章，因为这个理论太伟大了，要介绍这个理论需要上升到能够看到几乎整个物理学的高度。类比一下，若是给公众科普黑洞，只需要物理学的少部分概念即可。

说杨振宁伟大，首先需要明白为什么牛顿、麦克斯韦、爱因斯坦是伟大的。牛顿是他那个时代物理学的集大成者，天上物体的运动和地上物体的运动都可以用牛顿给出的几个简单优美的公式描绘出来。物理学就是要用尽可能少的公式涵盖更广泛的现象，牛顿统一了天上的力和地上的力，这是物理学史上的第一次大统一。

牛顿之后，电、磁、光的错综复杂乱象被麦克斯韦用四个方程理清了，麦克斯韦统一了电、磁、光，可以解释当时已知的所有电磁问题，包括我们熟悉的弹力、摩擦力，其背后的根源也是电磁相互作用。

麦克斯韦方程组是伟大的，可是这个方程组居然在伽利略变换下不协变，用麦克斯韦方程组得出的光速居然看不到是相对于哪个参考系的。爱因斯坦出马解决了这个问题，那就是爱因斯坦的狭义相对论。

狭义相对论给出了牛顿力学的适用范围，也确立了麦克斯韦方程组的正确性。不过还有一件头疼的事情没有得到解决，那就是万有引力问题。爱因斯坦又用了十年的时间给出了广义相对论，至此万有引力问题告一段落。

万有引力问题解决后，爱因斯坦没有停歇，因为他看到了物理面前的一个新的大问题，那就是万有引力与电磁相互作用力的统一。爱因斯坦在晚年时期将大量的精力投入到统一万有引力和电磁相互作用的工作上，不过他没有成功。并且，人们还在原子核内部发现了另外两种相互作用——弱相互作用和强相互作用，在当时，科学家甚至还不知道强相互作用和弱相互作用该如何描述。

这时候杨振宁用他的理论指引了方向。1954年，杨振宁发表了他的杨-米尔斯规范场论，这个理论没有直接给出如何描述相互作用，盖尔曼、温伯格等几位非常杰出的科学家用这套理论做框架给出了描述强相互作用的量子色动力学以及弱电统一理论（弱相互作用和电磁相互作用的统一）。至此可以看到，四种相互作用中的电磁相互作用、弱相互作用、强相互作用都是在杨振宁的规范场理论框架下完成的。

1994年，杨振宁因规范场理论获得了鲍尔奖。授奖词中称赞杨振宁的工作排在了牛顿、麦克斯韦、爱因斯坦的工作之列。杨振宁虽然不能和他们一样伟大，但配得上鲍尔奖的评价，他是爱因斯坦之后最杰出的几位物理学家之一，也是当今在世的最伟大的物理学家，没有之一。

刁博

从牛顿开始到现在，他的对物理学的贡献至少可以排到前十，之所以觉得偏门，没人宣传他，是因为曲高和寡，不说普通人了，就算我们学物理的人中，能理解他理论的都是少数。

爱因斯坦那个时代的人是怎么评价爱因斯坦的？

希特勒创造了一个帝国，爱因斯坦创造了宇宙，不留一滴血，托勒密宇宙1400年，牛顿宇宙300年，爱因斯坦宇宙刚刚开始，不知道会存在多久…………而杨振宁就是在爱因斯坦之后从新定义宇宙的人。

很多人攻击他不爱国，却根本不知道他为中国带来了什么，如果中国不要他，世界上有的是国家要他。

他用他的声望给中国带来了无数的技术，知识，设备，用他的人脉给中国培养了无数的人才。

攻击他私德的都是一些眼红的家伙。别人你情我愿的事情，他们是恨那个人不是自己。

知玩

杨振宁在35岁的时候就和李政道一起获得了诺贝尔物理学奖，在此之后杨振宁又和米尔斯合作提出了“杨-米尔斯方程”，为后来的粒子物理学标准模型奠定了基础，以至于相当长一段时间内粒子物理学界的诺贝尔奖几乎都和杨振宁的理论有关系。

虽然杨振宁只获得过一次诺贝尔奖，但他却有着众多诺贝尔奖级别的科研成果，以“杨-米尔斯”方程为核心的标准模型理论创造性的把强相互作用力，弱相互作用力以及电磁力统一到了一起，从此只需要一个理论就能解释和描述三种基本作用力。

爱因斯坦晚年曾致力于大统一理论的研究工作，想要把宇宙中的强力弱力引力和电磁力用一个理论来描述和制约，但该理论的构建难度太大，一直到爱因斯坦去世都没能完成，而杨振宁的“杨-米尔斯方程”直接统一了四大基本作用力中的三种，可谓前无古人后无来者，成就之伟大不言而喻。

需要指出的是杨振宁一直都是一位爱国科学家，只不过他研究的是理论物理而不是应用物理，年轻的时候回国并不会有什么大作为，因为当时的国内百废待兴，没有能力支撑杨振宁的理论物理研究，但晚年的杨振宁在功成名就之后拉动了一大批在国际上享有盛誉的科学家回到中国发展工作，唯一的图灵奖华人获得者姚期智就是被杨振宁“带回来”的。

宇宙探索未解之迷

杨振宁先生获得过诺贝尔奖，获奖的原因是因为宇称不守恒定律，而宇称不守恒定律推翻了过去人们对于宇宙守恒的看法，这就相当于打破了常规的物理常识，为人类的打开了另外一扇窗。

但宇宙不守恒定律虽然重要，它只能算是杨振宁先生排名第二位的贡献，他对于人类最大的贡献，还是在1954年提出的杨米尔斯理论。

杨米尔斯理论是现代规范场的基础，而规范场论在物理学上非常的重要，重要到谁要能解决这个问题，就可以超越牛顿和爱因斯坦，成为人类物理学界无可争议的NO.1。

我们都知道自然界有很多自然现象，例如刮风，下雨，打雷，以及恒星的核聚变等，但科学家们经过研究之后，发现这些自然现象的背后，实际上是各种各样的力。

这些力一共有四种，分别为电磁力，引力，强力和弱力，简单的说宇宙中的一切现象，都是这四种力导致的，于是这四种力就被称之为四大基本力。

那么基于这四大基本力，科学家又提出了一个大胆的想法，这四大基本力会不会是同一种东西呢？答案是很有可能，而规范场的理论就是解决这个问题的。

在杨米尔斯的理论之下，科学家已经可以将除引力之外的三种力联系在一起，所以杨振宁先生的伟大是毋庸置疑的，他凭借着杨米尔斯的理论，就足以比肩那些物理学史上那些大神。

那么西方的一些专业人士认为，杨振宁先生是在整个物理学界发展史上，起码也是前20的存在.......

种植恒星

都说杨振宁是目前顶级的科学家，那他到底有什么伟大成就？能通俗地讲一下么？

可能很多朋友对杨振宁都有不一样的看法，不过今天并不打算讨论社会上对于他捕风捉影的各种言论，仅仅从杨老的科学成就来简单概括下，看看是否能另各位信服！

上图是人类有史以来十位最伟大的科学家，是英国《物理世界》杂志通过网友投票评选出的；您以为杨振宁会在这个榜单上吗？然而并不会，但他是依然健在的最伟大科学，甚至无需以之一来形容！

一、杨振宁第一个被大家熟知，也许最了解的也就是获得1957年诺贝尔奖的宇称不守恒定律了，当然大家也知道这是他和李政道在1956年时深入研究“θ-γ”粒子衰变时发现的微观粒子不守恒现象，后备华裔女科学家吴健雄以钴-60衰变的巧妙实验所验证而获得1957年诺贝尔奖！

上图则完美的诠释了三位科学家经典合作取得宇称不守恒的发现即验证过程！

二、杨-米尔斯的规范场论，其实在杨振宁获得诺贝尔奖之前的1954年就已经发表了，也称“非阿贝尔规范场论”，当时并没有被物理界所重视，但诸多学者在上世纪六十年代以及七十年代引入“对称破缺”（broken-symmetry）后，逐渐发展成标准模型！请注意了，此标准模型二十世纪下半叶的基础物理突破方向，总共有十几位科学家在研究场论中获得诺贝尔奖！

对称破缺：标准粒子物理模型建立在对称破缺的规范场理论之上，这个重要理论在上世纪六七十年代被引入基本粒子物理学，简单的说，该理论的数学形式保持对称，而物理结果保持不对称！

三、提出相变理论

四、发现玻色子多体问题

五、提出非对角长程序

六、提出时间反演、电荷共轭和宇称三种分立对称性

以上是在杨振宁在1952-1975年间杨振宁独立以及合作发表的论文列表，请注意了，他在这四个领域的成就并不亚于诺贝尔奖，所以很多朋友认为杨振宁存在十几项诺奖级成就并非吹牛，而是有论文背书的！

最值得一提的是规范场论，这是标准模型（描述强力、弱力及电磁力这三种基本力及组成所有物质的基本粒子的理论）的核心和根基，二十世纪后半叶就是围绕这个核心展开的，主导了半个世纪的物理学发展！

所以将杨振宁形容为目前最顶级的科学家并没有什么毛病，而且他并不只是在科学界的成就，在慈善与教育等多方面有着不可替代的贡献！

星辰大海路上的种花家

杨振宁是著名的物理学家，诺贝尔物理学奖获得者。杨振宁在统计物理、凝聚态物理、量子场论以及数学物理等领域做出了多项卓越的重大贡献。

杨振宁早年在西南联大读书，1945年赴美深造，进入芝加哥大学攻读博士学位。上世纪五十年代，杨振宁和李政道共同提出：弱相互作用中宇称不守恒的观念。这一原理改变了人类对对称性的认知。该理论被吴健雄用巧妙的实验证明，杨振宁李政道共同获得了1957年诺贝尔物理学奖，他们是最早获得诺贝尔奖的中国人。

1954年杨振宁和米尔斯共同提出的杨米尔斯方程，这是粒子物理学标准模型的基础理论。物理学界普遍认为，该方程的意义可以与牛顿、麦克斯维以及爱因斯坦的工作相提并论，今后必将对未来物理学的发展起着重要的影响。

杨振宁从1966年起，人纽约州立大学石溪分校的爱因斯坦讲座教授，1994年杨振获得美国鲍威尔科学成就奖。近年来，回国创立清华大学高等研究院。

由于杨振宁的工作主要在理论物理方面，不像霍金那些的天文学家更容易被大众所熟知，但杨振宁对物理学的贡献不仅仅是一个诺贝尔奖能够承担的，他是目前当之无愧的在世物理学家第1人。

量子实验室

杨振宁在网上的热度可以说是居高不下的，人们可能知道的是他获得过一次诺贝尔奖，但是实际上杨振宁在科学上达到的成就远远不是一个诺贝尔奖可以概括的。

如下图所示，是杨振宁在四个领域做出来的成就，几乎每一项成就都有获得诺贝尔奖的潜力。

特别是规范场论的相关内容，是所谓的“标准模型”的基础和核心【如下图所示，就是标准模型下的各种粒子】，几乎主导了20世纪50年代之后的物理学发展。所以杨振宁在物理学基础上的贡献之大，也是可见一斑了。

当然了，上面的内容还是不太好懂，那我就说一个更加简单通俗的方法来表述杨振宁的卓越贡献，如下图所示，就是物理学课本的目录，其中的Yang是汉语拼音，就是杨振宁的杨。

换句话说，杨振宁活着的时候就可以用自己的名字在物理书中占了两个章节，难道这样的证据还不能够说明杨振宁做出成就的伟大吗？

所以说，在科学成就上说，杨振宁确实是非常厉害的，多了不敢说，当代活着的物理学家里面，他绝对是前三——甚至于有人说他就是当之无愧的第一。

SilentTurbine

导读:本章摘自独立学者灵遁者量子力学科普书籍《见微知著》。此文旨在帮助大家认识我们身处的世界。世界是确定的，但世界的确定性不是我们能把我的。

先来看一下关于杨--米尔斯方程的介绍。杨一米尔斯方程(Yang-Mills equation)是一个重要的微分方程，指杨一米尔斯作用量所确定的欧拉一拉格朗日方程。

杨氏理论是基于SU(N)组的一种规范理论，或者更普遍地说，是一个紧凑、半简单的李群。杨振宁，米尔斯理论旨在描述基本粒子的行为使用这些非阿贝尔李群和统一的核心的电磁和弱力(即U(1)×SU(2))以及量子色动力学理论的强力(基于SU(3))。从而形成了我们对粒子物理标准模型理解的基础。

杨-米尔斯方程研究的大概历史是这样的:关于杨-米尔斯规范场，还必须从电磁场说起。大家都知道，磁铁能吸引铁屑。这是因为在磁铁和铁屑之间存有磁场。光也是电磁场，不过它是波动式的，而上面所说的则是静态式的。

杨-米尔斯场便是电磁场的推广。它是非线性的，这点跟爱因斯坦的场方程一样，都是非线性偏微方程。杨振宁和米尔斯在 1954 年的贡献便是引申了规范场而用之于基本粒子的相互作用，由此产生出将强力和弱力统一的想法。

但最早规范场的概念可追溯于麦克斯韦方程。可是从对称为出发点的看法是由德国数学和理论物理学家外尔【 H. Weyl 】提出来。爱氏在 1915 年的广义相对论把引力和时空几何联系在一起后，他和许多物理学家都想把电磁场几何化，因而进一步把引力场和电磁场统一在一起。

外尔便是朝此方向研究。他引进了相位变换的概念，产生规范场的存在。从对称观点出发，立足于规范不变，规范场便很自然的出现。

简单的说，如果在任何时空点，我们容许相位变换是遵循对称性的变换，那这些无数不同时空点的相位变换必须联系在一起，这工作必须有场来执行，这便是所谓的规范场。

杨振宁在 1950 年前后对规范不变原理有深刻的理解，很明确地了解规范场在量子物理学科的重要性。外尔的规范场是电磁场，是基于可对易的 U (1) 对称群的。

在当时关于质子和中子的强力作用，海森堡已提出不可对易的 SU (2) 群为适合的对称群。杨振宁了解到其重要性，花了约四年的时间推广出 SU (2) 规范场。也就是1954的年时候给出了杨-米尔斯理论。

杨-米尔斯方程场方程是非线性的，是线性的麦克斯韦方程的推广。麦克斯韦方程包含了所有的电磁学。从麦克斯韦方程(1860)到杨-米尔斯方程(1954)，前后是94年时间。

杨振宁在规范场论方面有深切的悟解，把局域规范不变性原理发挥得淋漓尽致，作了不朽的贡献。仅仅过了2年，杨振宁和李政道又提出宇称不守恒定律。并且经过吴健雄验证是正确的。因而获得诺贝尔奖。

不过杨--米尔斯理论并没得诺贝尔奖，这点比较遗憾。因为杨--米尔斯理论与实验是高度吻合的。为什么没有获奖，这个就不太清楚了。

不过爱氏也没有因为相对论而获奖，但相对论也于实验很吻合。这样对比考虑的话，也可以理解杨为何没有因此获奖。不过时代不一样了。爱氏在世的时候，广义相对论的很多实验是做不出来的。引力波就是其预言的，但最近2年才被证实。

其实一开始杨--米尔斯理论并没有受到重视。即1954年初，杨振宁和罗伯特·米尔斯将量子电动力学的概念推广到非阿贝尔规范群，将原本可交换群的规范理论(应用的量子电动力学)拓展到不可交换群,以解释强相互作用。杨-米尔斯的观点受到了泡利的批评，其原因在于杨-米尔斯理论的量子必须质量为零以维持规范不变性。如果其作用粒子质量为零,则其作用是长程作用力。然而实验上没有观察到长程力的的作用。

直到1960年，当时由戈德斯通【effrey Goldstone】、南部【Yoichiro Nambu】和乔瓦尼·乔纳-拉希尼欧【Giovanni jona - lasinio】等人开始运用对称性破缺的机制,从零质量粒子的理论中去得到带质量的粒子,杨-米尔斯理论的重要性才显现出来。

这促使了杨米尔斯理论研究的火热，证明了这两种理论都成功地应用了电弱统一和量子色动力学(QCD)。统一的标准模型结合了强相互作用和电弱相互作用(统一弱者和电磁相互作用)通过对称群SU(2)×U(1)×SU(3)。

接下来大家看一下杨-米尔斯方程吧。如下图。

看了之后，什么感觉?和我一样的人，肯定像看天书一样。再给大家上一个爱氏的场方程。大家对比感觉一下。

可以毫不夸张的说，这就是人类的骄傲。比如很多网友会问人和动物的区别在哪里?下次谁再问你的时候，你就说:“人类有爱氏和杨-米尔斯方程，动物有吗?”这背后的深意就是不同。

接下来我整理了一个关于场方程的内容。由于电脑无法书写。我写在纸上，拍照给大家。

真的很难想象，杨振宁和米尔斯是如何推导出这个方程的。我们理解都如此困难。我希望更多的专业人士，为我们详细的解释这样的方程。当然我相信杨振宁本人理解也同样困难。我这样说，是因为我的观点是人和人的区别真的不大。但和境遇，所学知识，成长经历是极其相关的。

杨--米尔斯理论得到的最重要结果之一是渐近自由。该结果可以通过假设耦合常数g小(小非线性)，高能量和应用摄动理论得到。这一结果的相关性在于，一种描述强相互作用和渐近自由的秧子理论可以适当地处理来自深层非弹性散射的实验结果。

为了证明其渐近自由，一个应用摄动理论假设一个小耦合。这是在紫外线极限下验证的后验。在相反的极限情况下，红外极限，情况则相反，因为耦合太大，扰动理论难以可靠。大多数研究遇到的困难都是在低能量下管理理论。这是一种有趣的情况，是对强子物质的描述，更普遍地，对所有观察到的胶子和夸克的束缚态和它们的约束，都可以用这个理论来描述。

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研究这个极限理论的最常用方法是试着在计算机上解决它。在这种情况下，需要大量的计算资源来确定无限体积(小格间距)的正确极限。爱氏场方程的解，也需要用到计算机模拟。所以我们完全可以产生一个疑问:“爱氏场方程和杨--米尔斯场方程的桥梁是什么?”

为了理解理论在大、小动量下的行为，一个关键的量是传播器。对于一个秧苗理论，我们必须同时考虑胶子和虚传播器。在大动量(紫外线极限)下，这个问题完全解决了渐近自由的发现。在这种情况下，可以看出该理论是自由的，而且胶子和虚传播器都是自由无质量的粒子。理论的渐近状态由带有相互作用的无质量胶子表示。

在低动量(红外极限)，这个问题更需要解决。其原因是该理论在这种情况下具有很强的耦合性，不能应用摄动理论。唯一可靠的方法是在一台足够大的计算机上执行格子计算。对这个问题的回答是一个基本的问题，因为它将提供对监禁问题的理解。另一方面，我们不应该忘记，传播者是一种依赖于度量的量，因此，当一个人想要得到有意义的物理结果时，他们必须谨慎管理。

Gribov发现了一个关于在扬-米尔斯理论中进行测量的问题:他表明，即使一个测量值是固定的，自由也被保留了。此外，他还能在朗道量表中为胶子传播者提供一种功能形式。

这种传播器不能以这种方式正确，因为它将违反因果关系。另一方面，它提供了线性上升的潜力，这将给夸克约束提供理由。这个函数形式的一个重要方面是，胶子传播器在动量为零的情况下趋于零。这将成为接下来的一个关键点。

在Gribov的这些研究中，Zwanziger扩展了他的方法。不可避免的结论是，胶子的传播器应该在瞬间达到零，而在空闲的情况下，幽灵传播器应该增强。当这个场景被提出时，计算资源不足以决定它是否正确。相反，人们采用了不同的方法，使用了镝- schwinger方程。这是一组n点函数的耦合方程，它构成了一个层次结构。这意味着n点函数的方程将依赖于(n + 1)-点函数。为了解决它们，我们需要一个适当的截断。在另一方面，这些方程可以允许在任何状态下获得n点函数的行为。

关于数学，应该注意到，在2016年，杨-米尔斯理论是一个非常活跃的研究领域，在西蒙·唐纳森的作品中，在四维的流形上具有可微结构的不变性。此外，在陶氏数学研究所的“千年奖问题”列表中，也包括了秧歌理论。这里的奖项问题在于，尤其在一个猜想的证明中，一个纯粹的杨-米尔斯理论(即没有物质场)的最低兴奋度与真空状态有一个有限的质量差距。另一个与这个猜想有关的开放问题，是在额外的费米子粒子的存在下被限制的性质的证明。

在物理上，对秧歌理论的研究通常不从摄动分析或分析方法开始，而是从系统地应用数值方法到格点理论。

总之大家这样去理解，杨--米尔斯方程是一个很重要的方程，现在量子力学能够统一除引力之外的三种力，都有杨--米尔斯理论的帮助。尤其是后来发展起来的对称破缺，渐进自由，希格斯机制理论。

再者要知道，这个场方程是一个非线性波动方程。而关于杨--米尔斯规范场我们的了解其实不多，也不够形象和明确化。对于接杨--米尔斯方程的解，更是很难的。

关于方程的解上面表述了那么多，大家也知道了。一般借助电脑通过假设数值和情形来做处理的。

千禧计划中就有关于杨--米尔斯理论的问题，解开了问题，奖金100万美金。就说明了，这个理论还有很大的发展空间，和完善空间。

上面的描述，肯定有不妥之处，望大家指出。

生命在于运动，更在于探索。去试着理解生活，去试着理解我们赖以生存的世界。

灵遁者国学智慧

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關鍵字: 回国 两人 科学