楊振寧先生的學術地位和主要學術成就是什麼?



霍金先生去世以後,媒體掀起了一陣評論霍金先生的狂潮,順帶著比較霍金先生和楊振寧先生的文章也非常非常多。就有很多聽眾來問我,霍金先生和楊振寧先生的學術地位到底怎麼樣?希望能聽聽我的想法。


楊振寧先生的學術地位和主要學術成就是什麼?

霍金


楊振寧先生的學術地位和主要學術成就是什麼?

楊振寧


關於霍金先生的主要成就和學術地位,在我和平哥的《科普經典解讀課》中已經講的很多了,我不想再重複講了。今天我重點來講講楊振寧先生的學術地位。


我先說一下我這幾天看了很多文章後的一個總體感想,我覺得,大量的文章對於楊振寧先生的評價存在兩種極端化,


  • 一種是極端地貶低他,
  • 另一種則是不斷地吹捧、神話他,


而能夠真正從客觀真實證據出發,中肯評價的文章實在太少,甚至可以說,我沒有看到一篇是令我完全信服的。


那些貶低楊振寧先生的文章我就不提了,往往都是揮舞所謂道德的大棒,這類完全沒有科學精神的文章我基本上看了個開頭就不願意再讀下去了,因為寫這些文章的人往往不具備最基本的科學素養,是沒有能力客觀評價楊振寧先生的學術地位的。


而極端神化楊振寧的文章也很多,最典型的就是周小平先生的一篇文章,標題是《西方媒體對得起霍金,中國媒體對得起楊振寧嗎?》[1]。周小平先生的文章我很早以前看過幾篇,我誠實地說,他的文章引用的數據或者史料、事件往往都是道聽途說的段子,缺乏基本的文獻引用常識,所以,我再也沒有看過他的文章。


直到最近看到這篇評述楊振寧先生的,因為標題引起了我的好感,所以我完整閱讀了。但是,我發現,周小平先生還是周小平先生,習慣用謊言打擊謊言,依然得不到我的任何尊敬。例如,為了說明楊振寧先生的學術地位,他在文中說:


2000 年時《自然》評選了人類過去千年以來最偉大的物理學家,全人類總共只有 20 多人上榜(人類物理學終極封神榜單),楊振寧先生在這個評選中名列 18 位,並且他還是這個榜單裡唯一一個活著的物理學家。與他一同登上這個榜單的其他人全部都是已作古的大牛,包括(牛頓,愛因斯坦,麥克斯韋,薛定諤,波爾,海森堡等等……)。


看到這樣的煞有介事的報道,我將信將疑,因為這麼重要的材料,對於我一個職業科普人來說,居然從來沒有印象,覺得自己挺失敗的,看的書還是太少。於是我花了大量時間檢索,最花時間的檢索就是尋找一段不存在的資料,這個坑很大。


我想,我只能誠實地告訴大家,窮盡了我能想到的方法,我沒有檢索到《自然》雜誌有過這樣一次評選。如果大家找到了,我可以道歉。我想我以後應該不會再對周小平先生的文章感興趣了。因為除了浪費我的時間,我不知道能有什麼可靠的收穫。


因為科學家的學術地位不像財富榜,可以有一些硬的財務數據來排名。科學家的學術地位只能通過兩個維度去參考,


  • 一個維度是某些機構或者同行科學家對他的評論性文字,
  • 另一個維度就是同行或者公眾的票選。

鮑爾科學終身成就獎

首先,我們先來看 1995 年 5 月,美國富蘭克林學會將上一年度的鮑爾科學終身成就獎頒發給了楊振寧先生,獎額是 25 萬美元,是當時美國獎額最高的科學獎。

頒獎的正式文告指出:


授獎給楊振寧是因為他提出了一個廣義的場論,這個理論綜合了有關自然界的物理規律,增進了我們對宇宙中基本力的理解。這個理論模型,毫無疑問,如果從對未來物理學影響的角度,它已經可以和牛頓、麥克斯韋和愛因斯坦的理論相較。[2]


特別說明一點,我上面這些話是我親自查找到了頒獎文告的原文後中肯翻譯的,而網上流傳著這段頒獎文告的很多中文版本大多帶有故意誇張的成分。


美國富蘭克林學會是非常著名的,這個機構頒獎的份量是很重的。而當時報道該新聞的《科學家》雜誌是這麼說的:


楊振寧因為在楊-米爾斯理論的形成中作出的貢獻,而獲頒了鮑爾獎。眾多科學家都認為,這個理論和愛因斯坦的相對論一樣,是一個基礎的科學理論,也是對科學發展的巨大貢獻。該理論被認為是現代對亞原子粒子相互作用理解的基礎,因為它,我們重塑了現代物理學和數學。


關於楊振寧獲獎的楊-米爾斯規範場論,我稍後再說。


這段機構的頒獎文告,應該是我能找到的屬於學術機構對楊振寧先生的最高評價了。而著名科學家對楊振寧先生的評價,我能找到的最高評價是美國物理學家、普林斯頓高等研究院教授弗里曼·戴森的評價,戴森教授說


楊振寧先生是繼愛因斯坦、狄拉克之後為現代物理學樹立風格的一代大師。


這個材料出自北大楊建鄴教授所著,三聯書店出版的《楊振寧傳》,應該是可信的。可以說這個評價相當之高,不過我也必須中肯地指出,戴森教授也只能代表他個人的看法,而且他不算是非常非常著名的物理學家。


我們再換一個維度,就是從票選排名來看。


最有名氣的一次物理學家排名票選可能是 1999 年的那次千禧年投票,英國的《物理學》期刊讓 130 位在世的頂尖物理學家投票,選出史上最偉大物理學家的排名。可惜的是,這份排名只有前 10 名,他們是:

愛因斯坦、牛頓、麥克斯韋、玻爾、海森堡、伽利略、費曼、狄拉克、薛定諤、盧瑟福。沒有楊振寧先生。然後還可以查到的幾次票選分別是 2005 年、2007 年的物理論壇投票,和 2009 年的谷歌點擊熱點分析,排出的前 10 名物理學家與千禧年的略有微小差異,但也都沒有楊振寧先生。[3]


我唯一能檢索到的帶有楊振寧先生名字的排名是一家名氣不是很大的國外網站 Aneki.com ,在一份在世的前 20 名物理學家排名中,楊振寧排名 19。但從這份排名第一的是霍金來看,估計是按照知名度來評選,而不是學術成就。網站沒有介紹評選辦法。因此沒有什麼說服力。


好了,關於楊振寧先生的學術地位,我已經不帶任何主觀感情色彩地給大家做了一番文獻綜述,或許不夠全面,但至少我引用的都是比較可信的資料來源。實際上,在我準備這個問答的過程中,我看到了大量的有關楊振寧先生學術地位的評論文章,我也看到了很多說法和數據,但是最終能夠核實,有可信出處的就上面這些,大多數都被我排查掉了。

還是那句話,真正讓我花時間的是查證那些不存在的數據。但這些時間完全無法體現在字數上。真是越想越胸悶。


下面我再來談談楊振寧先生的學術成就。普遍公認的成就是 13 項成就,清華大學在他九十歲壽辰上,為楊先生製作了一個紀念獎盃,刻上了楊先生的 13 項成就。我今天只取楊振寧先生被公認最高的兩項成就簡述一下。

楊-米爾斯規範場論

第一項,也是公認最高的成就是:楊-米爾斯規範場論


什麼是楊-米爾斯規範場理論呢?簡單來說,


  • 麥克斯韋的電磁理論決定了電磁相互作用,
  • 愛因斯坦的廣義相對論決定了引力相互作用,
  • 楊-米爾斯理論又決定了弱相互作用和強相互作用,


而無論麥克斯韋的理論還是愛因斯坦的理論,都是規範場理論,這一切都是通過楊振寧和米爾斯的成就才最終了解的。


因此,現在的科學家已經公認:楊-米爾斯理論是繼麥克斯韋電磁理論、愛因斯坦引力理論之後對於“力”的起源最重要、最基本的理論。這是楊振寧先生在物理學領域裡作出的最高成就。


丁肇中先生在他寫的《楊振寧小傳》中有這樣一句話


“1954 年他與米爾斯發表的規範場理論,是一個劃時代的創作,不但成為了今天粒子理論的基石,並且在相對論及純數學上也有重大的意義”。


所以,這個理論在物理學界的重要性和地位是毋庸置疑的。

而且必須要說明的是,這個理論的最大貢獻者就是楊振寧先生。米爾斯在 1984 年 12 月來到中國科學院參加紀念楊-米爾斯理論發表 30 週年的活動,米爾斯當時是這樣說的:


“30 年前,楊振寧已經是一名教師,而我是一名研究生,那時我和他同在一個辦公室,我們經常討論問題。楊振寧先生是一個才華橫溢,又是一個慷慨引導別人的學者。我們不僅共用了一個辦公室,楊振寧還讓我共用了他的思想”。


米爾斯也在很多其他場合毫不諱言地說這個理論的主要貢獻者是楊振寧先生[4]。


今天科學愛好者都非常熟悉的粒子物理學中的標準模型,實際上就是建立在楊-米爾斯理論之上的。在這個領域誕生了許許多多的諾貝爾獎獲得者。但是有些文章把之後的這些諾獎獲得者都歸功於楊振寧,甚至說丁肇中、希格斯等人都是楊振寧的徒子徒孫,這就過度了。


楊-米爾斯理論沒有獲得諾獎,但據我跟周圍所有的搞物理學的網友交流,沒有人否認這是一個諾獎級的成就,至於為什麼沒有獲得諾獎,很大的一個原因可能是楊先生已經在很年輕的時候獲得了一次諾獎。而諾獎又極少頒給框架性理論。這就引出了我要講的楊振寧先生的第二項成就,也就是他獲得諾貝爾獎的宇稱不守恆定律。

宇稱不守恆定律

實際上,他和李政道先生共同發現的宇稱不守恆定律是在楊-米爾斯理論發表之後的貢獻,只不過楊-米爾斯理論太過超前,不過原始的楊米理論無法產生有質量的粒子,只是一個無關物理學的數學模型,知道希格斯機制出現後,楊米理論的威力才真正顯現,這已經是論文發表 10 多年後的事情了。


我在我的收費專輯《環球科學有故事》中有兩期節目,叫《上帝是左撇子嗎》,我用了兩期節目詳細介紹了到底什麼是宇稱不守恆定律,有興趣詳細瞭解的可以去聽我那兩期節目,我這裡不展開談。

總之,宇稱不守恆定律獲得諾貝爾獎是當之無愧的,而且創造了諾獎頒獎的最快記錄,當年發表論文,第二年就獲獎,這也足可以證明這個成就的重要程度,諾獎委員會毫不猶豫地就把獎頒給了楊振寧先生和李政道先生。


楊振寧先生的學術地位和主要學術成就是什麼?

左:李政道,右:楊振寧


這是對宇宙本質規律的一次深刻發現,而且打破了一種舊有的思維定式,很有一點毀人三觀的味道。


如果用最簡單的話來介紹一下宇稱不守恆,就是過去的物理學家有一個基本信念,那就是:


這個宇宙中的任何一個方向都是絕對對稱的,自然規律對左和右沒有任何的偏好,你永遠無法用發電報的方式告訴一個外星人地球人是怎麼定義左邊和右邊的。


但是,楊李卻發現:在弱相互作用下,左和右是不對稱的。自然規律偏愛左邊。換句話說,我們可以用一些特定的實驗來告訴外星人地球人是怎麼定義左右的。因此,我那期節目叫做《上帝是左撇子嗎?》。


楊振寧先生的學術地位和主要學術成就是什麼?

圖左:泡利,圖右:吳健雄


好了,關於楊振寧先生的其他成就我就不介紹了。


還有一個流傳很廣的說法,說數學界的最高獎菲爾茲獎有 6 個研究楊振寧的方程而來,其中 3 個和楊-米爾斯方程組相關,3 個和楊-巴克斯特方程有關。對於這個說法,我花了一些時間,並沒有找到比較權威、可靠的出處,因為專業性太強,我很難判斷,暫時存疑,但是我的直覺告訴我這可能是真的。


好了,希望我今天的節目對你客觀認識楊振寧先生的物理學地位和學術成就有所幫助,我不敢說他在人類歷史上的所有物理學家中排名第幾,但是他在所有華裔物理學家中排名第一,這一點是我不懷疑的。


[1]http://mp.weixin.qq.com/s/oKzjOIpCE2ou10DJnm2HQA

[2]http://www.ams.org/notices/199508/people.pdf

[3]http://www.eoht.info/page/Greatest+physicist+ever

[4]楊建鄴《楊振寧傳》


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