03.03 愛因斯坦的相對論總被人提及,為什麼楊振寧的楊-米爾斯理論卻很少會吸引人的眼球呢?

清明的星空


我個人認為這主要是門檻不同。

愛因斯坦和相對論

愛因斯坦和牛頓算得上是科學界的兩個傳奇了,而且他們的故事也是流傳的很廣的。這也是為什麼霍金的名氣要比很多頂級的物理學家更幽默的原因,很多時候故事更容易讓一個科學家尋思火起來。

而愛因斯坦的相對論和他這個人一樣也充滿了傳奇色彩。首先是愛丁頓說過的那句名言,世界上懂得相對論的人不超過3個。其次,還有愛因斯坦的大腦的故事,讓很多人覺得理論很艱深。但是相對論的很多結論都可以被形象地表示出來,比如:鐘慢效應,尺縮效應等等,還有好玩的雙生子佯謬等等。

所以談論相對論的人非常多,但是真的懂得相對論的人卻很少。

楊米爾斯理論

而楊米爾斯理論就和相對論完全不一樣了。首先楊振寧和米爾斯的名聲其實遠不如愛因斯坦。也沒有那麼多傳奇的故事,自然不會引發很多人想要知道這個理論。其次,楊振寧拿到的是宇稱不守恆的諾貝爾獎,讓很多人誤認為宇稱不守衡的科學成就高於他剩餘的其他科學成就。

然後就是艱深的程度。其實很多人看到方程就懵。這也包括相對論場方程等等。而楊米爾斯理論的方程也遠遠超出一般人所能理解的。

最後就是遠離我們的日常生活,我們不知道楊振寧的楊米爾斯理論,依然可以過得很好。當然不知道相對論也可以,不過相對論有時候充當的是談資,但楊米爾斯理論連談資都算不上。


鍾銘聊科學


其實這個問題和另一個問題是一回事:你知道世界第一高山是珠穆朗瑪峰,那第二高呢?第三高呢?

事實就是這麼殘酷:不是第一,知名度就會遠遜於第一。

有的朋友會說:我知道世界第二高山是喬戈裡峰,我還知道世界第三高山是干城章嘉峰,還有第四……

那你確實很厲害,但你一定學過,或是對地理很有興趣。

科學也是這樣。即便是文科生,沒有專門學過物理,一定知道愛因斯坦的名字,知道量子力學這個說法,知道牛頓。

但如果不去專門學習,很難知道除了這些No.1之外,還有很多也很偉大的科學家。

這可能就是所謂的「學科壁壘」:你必須稍微花一些力氣才能知道的東西。

你認真學了高中物理,那你除了知道牛頓、愛因斯坦之外,還可能會知道波爾、麥克斯韋、薛定諤。

你認真學了本科階段的物理,你大概就能「聽說」大部分物理學家的名字了。

而只有你真的鑽到了某個學科,比如粒子物理、量子場論,你才能認識到楊振寧的貢獻,才能知道楊-米爾斯理論到底是什麼。這背後還需要掌握大量的背景知識。

愛因斯坦的工作,在很多標準下,都可以說比楊老的工作要重要,但也沒有天上地下的差別,至少楊振寧老先生的貢獻,比一眾只知道揪著私生活噴的噴子要不知高到哪裡去了。


章彥博


我認為,e=mc2才是宇宙的終極規律,至於其他的理論,都是繞彎子沒有任何意義,

能量是波和虛空運動,能量衰減被相互限制在一個相對大小的空間內運動,顯示出來的屬性叫物質,如膠子,電子,質子和中子,同時也叫質量,返過來,物質的限制空間被打破,又回到波和虛空的能量態,如黑洞,中子星等

現實中天體黑洞就是個最好的實證。

最重要的,大道至簡,所以e=mc2才更偉大


上古仙道


答:原因是多方面的,一個主要原因是:學習楊-米爾斯理論需要較高的起點,使得該理論不適合在大眾之中科普。


一、數學基礎不同

相對論和量子力學的基礎知識,對於學習過微積分的人,都能有一定的瞭解和掌握,當需要深入學習時,才涉及更深的數學技巧和知識。

但是楊-米爾斯理論一開始,就需要較高的數學基礎和物理理論基礎,包括群論、非歐幾何、線性代數、高等微積分、色動量子力學和廣義相對論等等,很難用通俗的語言講清楚,所以不適合在大眾之中科普。

就拿該理論的核心“楊-米爾斯方程”來說,對絕大部分人來說都是天書!

現代科學已經分化得很細,大部分前沿理論,都涉及艱澀難懂的數學知識;而與現代科學相關的書籍可分為兩種,一種是看了一頁就讓人頭疼的,另外一種是看了一行就讓人頭疼的,楊-米爾斯理論就屬於第一種。


二、理論本身的興趣點不同

相對論和量子力學的許多推論,都與我們常識違背,比如時間收縮效應、黑洞理論、薛定諤的貓(疊加態)、量子糾纏、量子隧穿效應等等。


這些現象能極大引起大眾的興趣,使得大眾願意來了解這些有趣的知識,所以很多科普工作者,也願意花時間在相對論和量子力學的科普上。

但是楊-米爾斯理論更注重數學上的解釋,難有什麼觀點能吸引大眾的關注,所以楊-米爾斯理論雖然在物理學界很有名,但是在大眾當中,知名度遠遠不及相對論和量子力學。


三、金牌效應

楊-米爾斯理論在理論物理中非常重要(統一了電磁力和弱力),但也比不上廣義相對論、狹義相對論和量子力學(注:楊-米爾斯理論和量子力學有一定聯繫);就如我們知道2004年雅典奧運會110米欄冠軍是劉翔,但是卻不知道亞軍和季軍是誰一樣。

大眾的焦點,總是聚集在“第一”身上,這叫做金牌效應。


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艾伯史密斯


楊振寧多厲害,愛因斯坦算什麼,楊振寧所有成果都是諾獎級別的,無人可比,是人類歷史上最偉大的科學家,沒有之一。他娶翁帆是一個美麗的愛情故事,堪比梁山伯與祝英臺。總之他做的任何事都值得別人跪舔。還得加上一句,不接受任何反駁[吐][吐][吐][吐][吐][吐][吐][吐][吐][吐][吐][吐][吐][吐][吐][吐][吐][吐]


三生石zsm


很簡單,因為他是中國人。


月下風清吟


你看看兩個理論的方程表達式的複雜程度就知道了。

只要不是學物理的,對於相對論的認識基本就停留在F=mc∧2

這個公司初中生都能看懂。

至於楊米爾斯理論的數學表達式實在沒法打出來,自己上網搜搜吧。

不是學物理的研究生以上學歷,你看得懂表達式裡那些符號代表的意義就算我輸!


青椒肉絲23


首先,楊-米爾斯方程實際幾乎一文不值。很多人對楊振寧的吹噓吹到天了!楊振寧回國的原因,主要是國外的學術期刊都不願意再發表他論文了,原因就是他很久都沒有新意了,唯獨國內的期刊還肯發表他的論文。沒人肯再發表楊振寧論文,這就是對楊振寧的評價,也就是認為他的新論文一文不值唄。

楊-米爾斯理論只是N個大統一理論中的一個,而且沒有作出解,也就是沒有解出來,沒有任何實際用途。而真正實現了電磁力、弱作用、強作用理論統一的是別人,而且別人也因此拿了諾貝爾物理學獎:S.格拉肖、S.溫伯格和薩拉姆提出的SU(2)×U(1)模型,預言了弱中性流和粲數的存在及其性質,均為以後一系列的實驗所證實。由於他們對電弱統一理論的重大貢獻,這三位學者獲得了1979年度諾貝爾物理學獎。這三位學者的成就其實也就是對楊-米爾斯理論的否定,因為人家的模型正確統一了三大作用力,也就無需楊-米爾斯理論了。

如果楊-米爾斯理論真有價值,那麼合夥人一定也會名聲大噪,然而米爾斯卻默默無聞,只是找到一個不知名的Oklahoma State University去當助理教授,一輩子也沒什麼進展,可見那個理論實際一文不值。

統一理論實際是愛因斯坦提出來的,然後N多人都想去解決,楊-米爾斯只是其中一個方程式,但是卻沒有解,而格拉肖等人成功用其他理論解決了三大作用力的統一,並獲得實驗驗證。因此楊-米爾斯方程實際只是一堆失敗嘗試理論中的一個(沒有解出來的一個方程式),卻被國內某些人捧上天了。

牛頓、愛因斯坦、麥克斯韋為什麼被稱為大師呢?是因為他們不但提出了理論,還把公式解出來了,被實驗或者觀測現象所驗證,並能指導實踐。而楊-米爾斯理論是什麼?一個沒有解出來的方程式而已,沒有解出來能有什麼價值?大多數物理學家認為那個方程完全無解,因此也就毫無價值。

真正讓楊振寧出名的還是那個宇稱不守恆定律,然而那個定律其實很多科學家都早於楊振寧發現,在一個半年前的論壇上大家就已經討論宇稱不守恆了,唯獨楊振寧和李政道搶先發表為論文,感覺像是搶注商標成功一樣。別人為啥不搶先發論文呢?是因為大家還沒想出來如何來驗證。後來吳健雄想出來一個巧妙的方法:用兩套實驗裝置觀測鈷60的衰變,她在極低溫(0.01K)下用強磁場把一套裝置中的鈷60原子核自旋方向轉向左旋,把另一套裝置中的鈷60原子核自旋方向轉向右旋,這兩套裝置中的鈷60互為鏡像。實驗結果表明,這兩套裝置中的鈷60放射出來的電子數有很大差異,而且電子放射的方向也不能互相對稱。實驗結果證實了弱相互作用中的宇稱不守恆。首先提出宇稱不守恆的不是楊振寧,想出方法驗證的也不是他,他卻因為搶先和李政道發表論文而得獎。

因此楊振寧的貢獻可有可無,少了他,也是一大堆人搶著要發表宇稱不守恆的論文。而真正統一了三大作用力的也是別人的理論、別人的模型、別人的諾貝爾獎。

後來至於楊振寧大大出名主要還是靠82歲娶了28歲老婆這件奇事,以及他強烈反對中國建最新的對撞機的事。他為什麼反對呢?是因為他認為高能物理已經發展到頭了,再也研究不出新東西了,他還有什麼可吹的


富貴財主7779


因為楊-米爾斯場太晦澀了,大家都認為愛因斯坦的相對論難,實際上楊-米爾斯場更難。

一個是宏觀的幾何美學,一個是微觀的晦澀難懂。

愛因斯坦憑著物理直覺,構建起來的廣義相對論主要框架,是一種純粹如玉一般的幾何美學。

而楊-米爾斯場是建立在20世紀20年代興起的原子碎片上的理論。紛繁複雜的微粒子,註定了楊-米爾斯場描述的繁瑣以及晦澀難懂。

楊-米爾斯場,是1954年由楊振寧和他的學生米爾斯共同發現的,被譽為一個多世紀之前描述光理論的麥克斯韋場的進一步推廣。但它比麥克斯韋場更為豐富,不僅可以描述光,還可以描述電荷,因此它可以用來解釋弱力與強力。

基於量子力學的楊-米爾斯場,是構建在眾多的原子碎片上的。為了能包容粒子們眾多的特點,楊-米爾斯場的計算相當繁瑣。同時在20世紀五六十年代,楊-米爾斯場還面臨一個最大的難題:無法重整化。

無法重整化的意思就是,計算結果會出現無窮大,此結果沒有物理意義。

而拯救楊-米爾斯場的人,是20年後的一個名叫胡夫特的研究生。他發現只要存在“對稱破壞”,楊-米爾斯場就可以獲得質量。並證明了楊-米爾斯場,是一個有明確界定的,粒子相互作用理論。

基於此,到了20世紀70年代,物理學家們才逐漸發現,楊-米爾斯場可以解釋所有的核物質。

核物質相對於宏觀物質來說,對大眾來說太神秘了。所以說,它的知名度肯定沒有愛因斯坦相對論高!但在物理學界,楊-米爾斯場一樣是牛逼轟轟的存在。

一個是自下而上的碎片收納箱,一個是自上而下的統一幾何網。

楊-米爾斯場和愛因斯坦相對論最大的區別就是,楊-米爾斯場描述的是微觀的難以感知的物質,而愛因斯坦相對論描述的是宏觀可感知的物質。

所以大家都喜歡拿相對論來開腦洞,各種天體運動與光速問題都可以成為熱門話題,但楊-米爾斯場描述的是微觀的東西,這些東西不是我們平時可以接觸或者想象的。

而量子力學大家連最基礎的“哥本哈根解釋”都難以消化,更不用說,支撐量子力學底層數學的楊-米爾斯場。

相對論難,但我們還可以想象;而楊-米爾斯場已經難到無法想象了,對於無法想象的事,自然關注度就不高了。

以楊-米爾斯場為基礎,才建立了量子力學的標準模型。但核心的關鍵是對稱性的概念。

簡單瞭解一下,物理學裡面的對稱性,你就知道,楊-米爾斯場比愛因斯坦相對論到底難多少了。

我大概說三種對稱性的描述。

第1種最簡單的時空對稱。

這種對稱是我們日常最常見的,比如說光的反射,雪花旋轉60度,形狀還是一樣的。相對論實際上就是時間與空間的旋轉。

第2種對稱需要重組一系列對象來建立。

比如我們經常見到的一種街頭小把戲。把三個相同的杯子,其中的一個裡面放了一個小球,然後不停的旋轉,變換他們的位置。那他們有多少種組合方式?

稍微計算一下,你就會發現總共有6種排列方式。對於看不見杯子裡面小球的人來說,這6種方式在外觀上看起來是一樣的。數學家將這種對稱對稱性描述為S3。

如果這三個杯子換成夸克,實際上就是我們熟悉的,由三個夸克組成的基本粒子,由強力控制的質子和中子。描述這個的物理方程,我們就稱這個方程具有SU(3)的對稱性。

大概理解下就行了哈。

第3種對稱型組合方式。

實際上就是描述由弱力控制的電子和中微子。類比上面的比喻,我們稱描述這個的方程具有SU(2)的對稱性。

說到這,即便我已經很通俗的用比喻的方式來介紹第2種與第3種,但是如果你不是學數學的,可能還是會覺得不好理解。

而愛因斯坦相對論玩的只是第1種對稱方式,而楊-米爾斯場玩的是所有的對稱方式。

總結

當然,理論也並不是越難越好,其實物理學反而追求的是簡單。所以“標準模型”的複雜也一直讓人詬病。盧瑟福曾說,基於標準模型的粒子物理學研究,就像是一種集郵。

總的來說,楊-米爾斯場沒有愛因斯坦相對論出名,並不是因為它不夠優秀,而是因為對大眾來說,太深奧和晦澀。

愛因斯坦的相對論,既有深度,又給人足夠的想象空間;楊-米爾斯場的深度綽綽有餘,但一般人,對它難以想象。


想法捕手


題主在問題中還提到了相對論、量子糾纏、薛定諤的貓,和這些相比,楊米爾斯理論的確在公眾中很少被人提及。很少被公眾瞭解,不是因為楊米爾斯理論不偉大,在我看來是因為很難做出面向大眾的關於楊米爾斯理論的科普。

知道相對論的人很多,但能夠理解運動的尺變短、運動的鐘變慢的人就要少很多,能寫出鐘慢尺縮公式的人會變得更少。相對論的出現極大改寫了人們對時間、空間的認識,其產生的強烈震撼至今仍迴盪在公眾心中。速度增大時間居然變慢,長度居然會收縮,這種奇特的現象與日常生活形成的經驗總結不相容。依託相對論,湧現出很多科幻小說,也有很多關於相對論的科普作品面向大眾。所以相對論能夠在公眾中收穫人氣。


量子世界也是非常的奇特,量子糾纏的奇特被一些自媒體廣泛提及,不確定性原理、測量導致塌縮等等也與人們的日常思維不匹配。量子世界的奇妙也為科幻作品、科普作品提供了優秀的素材,薛定諤的貓甚至被用到了愛情中。儘管量子力學是高冷的,量子力學中的貓、一些奇特的現象還是很接地氣很吸引人的。

霍金的《時間簡史》風靡全球,其中一個原因就是裡面出現的公式極少,只有一個質能方程。霍金曾說過,每增加一個公式就會導致銷量減少一半。越是高深就越容易曲高和寡。

楊米爾斯方程是非線性偏微分方程,從形式上看就要比相對論的一些公式複雜難懂。極少有科普文章能夠面向公眾科普清楚楊米爾斯方程,理論的高深使得在公眾中很少有市場。

科學成就的高低不是看在公眾中有多高的知名度,主要還是看科學共同體的評價。楊振寧1994年獲美國的鮑爾獎時,授獎詞中將他的楊米爾斯場排在了牛頓、麥克斯韋、愛因斯坦的工作之列。從中可以感受到楊米爾斯理論的偉大。


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