三分鐘瞭解楊振寧到底有多厲害

楊振寧是二戰以後最偉大的科學家,大家也許會覺得很詫異,但事實上就是如此!一直以來科學家都跟普通大眾保持距離,假如我們對科學的保持不明覺厲、敬而遠之的態度,其實並不影響我們踏踏實實過完一生,但如果你知道了他們的“英雄事蹟”,你對他們的態度也許就會180度大轉彎!

三分鐘瞭解楊振寧到底有多厲害

尤其是楊振寧,因為闖入大家視線、關於楊振寧的新聞,都是各方帶有私有觀點,如何從一個正面的態度去理解楊振寧的成就,其實很簡單,羅列下他的學術成就就可以了!

獲得諾貝爾獎的宇稱不守恆定律,只是排到他學術成就的第三位

宇稱不守恆說的是弱力中不對稱的現象,早先科學界對於對稱的信仰是不可動搖的,而諾特定律則從數學層面證明了這個對稱猶如猶如能量守恆一樣可靠,因此楊振寧和李政道在1956年發現弱力不守恆現象時科學界普遍對這兩位年輕人的研究持不信任的態度,一直到吳建雄以鈷60原子核的衰變驗證了宇稱不守恆定律,這才在科學界炸開了鍋!

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從1956年楊李二人發現宇稱不守恆到1957年十月獲得諾貝爾獎,只有短短12個月,這在諾貝爾獎史上是絕無僅有的,這也從另一個側面肯定了這個發現對於科學界的意義!在所有對稱中,僅僅只有弱力的那麼一點點不對稱,造就了宇宙這萬物世界,就像微波背景輻射中幾乎就是均勻的,但就是這萬分之一的不均勻性,成就恆星與星系的誕生,這個意義特別重大!

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我們聊完了宇稱不守恆,下面繼續說說楊米爾斯方程和楊巴克斯方程,因為在楊振寧的成就中,最偉大的成就要數楊米爾斯方程,隨後則是楊巴克斯方程,然後才是宇稱不守恆定律,這兩個方程又是咋回事?為什麼更偉大的成就卻沒有獲得諾貝爾獎?

楊-米爾斯方程和楊-巴克斯方程

最早楊振寧在導師泰勒門下攻讀博士的畢業論文中就有規範場論的方向,他拋開了泰勒給他制定的論文方向,自行選擇了四個目標:

伊辛模型

Bethe 假設

規範場

核反應中的角分佈

四個方向中三個都被卡死,楊振寧以最後一篇《核反應中角分佈》在泰勒門下畢了業,雖然楊振寧畢業了,但畢業論文時定的那幾個方向卻並沒完,楊振寧畢業後一年與李政道一起完成了將二維伊辛模型拓展為三維,繼而引發了學術界的研究,最終功力最深的昂薩格以此獲得了諾貝爾獎!

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規範場就是楊米爾斯理論就是一種基於SU(N)群的規範場論。1954年楊振寧和羅伯特·米爾斯創立了楊米爾斯理論,將原本可交換群的規範理論拓展到不可交換群,以解釋強相互作用,不過卻受到的泡利的質疑,因為楊米爾斯理論中量子必須質量為零以維持規範不變性,而在當時,質量為零的粒子並沒有發現。楊米爾斯理論無法解釋為何b量子點質量問題,因此論文並未受到重視,連楊振寧自己都不知道這個理論有啥用!

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上世紀六十年代科學界開始用對稱性破缺機制,楊米爾斯理論成為了從零質量粒子中獲得質量的粒子解釋的重要工具,而楊米爾斯理論的重要性才剛剛開始!

1967年溫伯格和格拉肖在引入規範對稱的自發破缺,將電弱統一理論建立在了楊-米爾斯場論,引入希格斯機制,提出了具有U(1) ×SU(2)規範對稱性的電弱理論。

1972年弗里茲希和蓋爾曼提出了具有SU(3)規範對稱性的楊-米爾斯理論, 建立了量子色動力學。

至此粒子物理的標準模型兩大支柱:電磁力和弱力的電弱理論和描述強力的量子色動力學建立,簡單的說楊米爾斯理論是現代粒子物理標準模型的基礎!

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Bethe 假設則是後來著名的楊-巴克斯方程,它起源於一個統計力學問題,要與是與一個四價頂角相聯繫的一個R矩陣與晶格的行與行轉移矩陣對易,楊振寧在60年代用Bethe Ansatz方法求解帶有d函數相互作用的一維量子N體問題和各向異性海森堡自旋鏈,提出了楊-巴克斯特關係。

從楊米爾斯理論和楊巴克斯方程的研究中,先後有7個諾貝爾獎出自楊米爾斯理論的研究,還有6個研究楊米爾斯理論和楊巴克斯方程而獲得菲爾茲獎(數學界的諾貝爾獎)。

1994年楊振寧被授予鮑爾獎時的頒獎詞在現在看來仍然有些肉麻“這項工作已經排列在牛頓、麥克斯韋和愛因斯坦的工作之列,並必將對未來幾代產生類似的影響”,不過這個評價並非言過其實,因為楊振寧和牛頓愛因斯坦一樣,其影響將是巨大而又深遠的!

三分鐘瞭解楊振寧到底有多厲害

楊振寧的學術成就遠不止此,以上只是他最著名幾個成就作為案例來說明下楊振寧在科學界的地位,當然我們不瞭解也沒關係,這和咱日常生活大都連半毛錢關係都沒有,但一旦我們瞭解了,很明顯將對我們的世界觀產生重大影響,您將認識到一個完全不同的科學世界!


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