杨振宁的杨-米尔斯理论,究竟有多厉害?诺贝尔奖难以衡量其贡献

答案在这儿 2022-11-13 14:01:01

2022年10月,杨振宁刚过完自己的百岁生日,从现场的照片来看,这位伟大的物理学家虽已百岁,却依旧精神矍铄。

回顾杨振宁的一生,可谓是“饱受争议”,尤其是在他回国之后,人们总是喜欢将他的私生活作为谈资,说他根本没有传说中的那么厉害。

杨振宁与妻子翁帆是大众关注的焦点

但是杨振宁对此并不在意,依旧专注于自己的研究。他一生的研究成果颇多,其中杨-米尔斯理论就是一个典型的代表,就连诺贝尔奖都难以衡量其贡献。

那么,杨振宁的一生到底是怎样的呢?杨-米尔斯理论又到底有何价值?

年轻有为的杨振宁

杨振宁出生于1922年10月1日,从小就显得异常聪慧。并且由于他的父母都是知识分子,这就给了杨振宁良好的家庭氛围。

杨振宁的家庭氛围对其成长起到了作用

根据资料来看,其父杨武之是著名的数学家,主要学术贡献是数论研究,在他于清华大学和西南联合大学任教期间,曾为我国培养了不少数学人才。

自幼聪慧的杨振宁在1938年便通过招生考试,被西南联大录取,这一年的他只有16岁。当时杨振宁听从杨武之的安排,报考了化学系,后来发现不合适,又进入了物理系学习。

杨振宁在西南联大学习时与同学的合影

从这以后,他便进入了物理研究的大门,开启了自己追求“物理之美”的道路。

1945年,得到留学机会的杨振宁,去到美国的芝加哥大学进行学习。在美国,他不仅认识了许多学界的能人,还与他们进行了合作。

比如在其进入普林斯顿高等研究院以后,他就与李政道展开合作,两人发现了著名的“宇称不守恒”定律。后来,杨振宁又与恩利克·费米合作,提出了基本粒子的第一个复合模型。

杨振宁与李政道发现“宇称不守恒”定律

不少对物理并不熟悉的人,大概只记得杨振宁在35岁这年就获得诺贝尔奖这件事,知道他获奖的原因,是和李政道共同提出了宇称不守恒理论。却不知道,早在宇称不守恒论文发表之前,杨振宁就和米尔斯提出了非阿贝尔规范场,也就是杨-米尔斯理论。

二人因此获得1957年的诺贝尔物理学

这一理论在当时并未引起人们的关注,可实际上它才是真正的“王者”,就连诺贝尔奖恐怕都难以衡量其贡献。

杨-米尔斯理论的价值和意义

20世纪是物理学发展的元年,不论是麦克斯韦方程,还是爱因斯坦的相对论,这都是极具开创性的理论。到了20世纪中期,杨振宁接下了“开创时代”的接力棒,在1954年,发表了杨-米尔斯理论的论文。

在1954年发表的杨-米尔斯理论论文

根据资料来看,当时粒子物理实验正飞速发展,大量有关新粒子的资料和研究数据接连出现,杨振宁也在这方面进行了多项研究工作。

只不过相较于实验物理,他还是更喜欢理论物理,再加上受到了父亲“数学思想”的熏陶,杨振宁总是想找到物理当中的“数学之美”。

在这种情况下,杨振宁认为这么多新粒子的发现,意味着它们需要一个全新的原则去书写其的运动方程。而想创造出一个适用于所有或者大部分新粒子的原则,无疑是一个困难的工作,从理论上来说,它需要多次的实验验证。

粒子物理实验进步让更多的新粒子被发现

可是杨振宁并没有直接从做实验入手,他在和米尔斯进行多次的讨论之后,仅仅通过理性的思维,没有依赖实验的数据,就在数学上发明了一个新方法,单从理论上来解答这个问题。

很显然,杨-米尔斯理论最初提出时不受人关注是有原因的,毕竟在大家眼中,这种“凭空想象”的东西实在是太不科学了。

可是从理论上来说,杨振宁也是在研究质子和中子性质时,将电磁理论中的规范不变原则进行了扩大,然后提出了该理论,所以它也是有理论基础的。

杨振宁研究质子和中子时发现了这一理论

杨-米尔斯理论的核心思想,在于“计入物理规律具备某种定域对称性,那么与之相应,不仅存在某种守恒定律,还必然存在某种相互作用。”

所以他是将量子电动力学的概念,推广到了非阿贝尔群当中,用来解释强相互作用的情况。

资料显示杨振宁曾对规范原理的基本物理思想这样总结:对称性支配相互作用,这是一个和爱因斯坦相对性原理并驾齐驱的物理学基本原理。……基本原理可以概括为相对性原理、规范原理、量子场论和对称性破缺。

该理论是和相对论一样的物理基本原理

对于咱们普通人来说,想理解高深复杂的杨-米尔斯理论是很难的,但是却也能通过研究者对它的总结看出,它为粒子物理学创造了一个新的标准模型。并在这之后,使得不少研究者以此为基础获得了诺贝尔奖。

比如在1967年,美国的物理学家温伯格和巴基斯坦物理学家萨拉姆,就运用该理论和希格斯机制进行相关实验研究,最终提出了弱相互作用和电磁相互作用统一的规范理论。在这之后,他们获得了1979年的诺贝尔物理学奖。

温伯格和萨拉姆发现弱电统一理论获诺奖

而到上世纪七十年代末,基于U(1)× SU(2)× SU(3)的规范理论标准模型,就开始得到公认,在迄今为止的所有实验当中,都还未发现超出标准模型的确切证据。

这就意味着,杨-米尔斯理论是经得住实验和时间验证的,它具备开创性、跨时代的意义。

由此可见,甭管杨-米尔斯理论本身有没有被诺贝尔奖认可,以它为基础诞生的那些奖项都是它实力的最佳证明。

杨-米尔斯理论是一个标准模型

此外,由于杨振宁是基于数学推出了这一理论,所以使得物理和数学得到了“强强联手”,让英国皇家学会主席阿提雅,依靠规范场的模空间概念,推断出了思维欧氏空间有不等价微分结构,从而获得了1966年的菲尔兹奖。

如今,我们再去回顾杨振宁在上世纪末获得鲍尔奖的始末,恐怕就能理解为什么颁奖宣言会那么夸张了。

鲍尔奖对杨-米尔斯理论地位的肯定

鲍尔奖是那时全美金额最高的科学奖项,奖品包括25万美元的奖金和一座金质奖牌。

根据资料来看鲍尔奖评审委员会认为,“杨氏磨坊理论(杨-米尔斯理论)是20世纪解释亚原子粒子相互作用概念的杰作之一,它跟牛顿、麦克斯韦和爱因斯坦的学说一样,会对未来几代人产生深远的影响。”

该理论与牛顿、爱因斯坦学说比肩

不难看出,评奖委员会已经认为杨振宁的理论,可以和其他几位物理学界的“大牛”比肩了,而这也并不是“过誉”,毕竟杨-米尔斯理论带来的影响是有目共睹的。

所以,毫不夸张地说,杨振宁确实是如今依旧在世的最伟大的物理学家。

杨振宁是如今在世最伟大的物理学家

如今杨振宁回归祖国多年,帮助国家培养人才,为科学研究提供帮助,却还总是遭人非议,这是不应该的。希望大家在了解了杨老的伟大成就之后,不要再带着有色眼镜去看他。

8 阅读:2951

评论列表

钻灼醉准

钻灼醉准

14
2022-11-14 15:00

杨振宁是真牛!人家能娶上小媳妇靠的不是有钱!靠的是有才华!就这一点你服不服!!!

没脚脖子 回复 11-15 10:58
有什么贡献,贡献是少个光棍结婚

郑节眼

郑节眼

12
2022-11-14 15:12

国内百年内所有物理学家的科学成就加起来都达不到杨的三分之一。

Bang 回复 噜咔哇的小太阳 11-14 17:09
这个是对基础科学的应用

噜咔哇的小太阳 回复 11-14 15:49
两弹一星哭死[得瑟]

大哥

大哥

11
2022-11-14 14:34

翁虹佩服不已,杨老师实在是太棒了

双旗镇叨客

双旗镇叨客

9
2022-11-14 15:27

爱因斯坦心心念念梦想的而没有实现统一场论被杨突破了[点赞]

孤烟

孤烟

5
2022-11-14 15:47

伟大的科学家[点赞][点赞][点赞]

用户13xxx06

用户13xxx06

5
2022-11-14 15:24

马保国十三连鞭确实比上杨老头,

夢醉風塵

夢醉風塵

3
2022-11-14 14:20

好几个研究这个公式获诺奖了……而且这个公式,这么说吧物理学博士都没几个人需要用到这个公式

一瓶雪花 回复 11-15 00:36
李政道笑

宇宙中星云

宇宙中星云

3
2022-11-14 16:05

牛顿,爱因斯坦都被股市打败。因此巴菲特是不是比他们更牛。毕竟,搞研究不也是要花钱的么。

咘咘和菱菱 回复 11-15 12:16
牛逼,这种人跟白酒一样,百年之后,年成越久名气也会越大!

Andy

Andy

3
2022-11-14 15:11

100岁了,还在研究物理?

用户13xxx06 回复 11-14 15:25
早二十多年就改行在研究美女,金钱,向清华北大学生传授成功之道

用户10xxx76

用户10xxx76

2
2022-11-14 10:55

愚蠢的诺贝尔奖

用户10xxx61 回复 11-14 13:52
相对论一样也没得奖

昵称审河未通过 回复 用户10xxx61 11-14 23:01
这种理论不需要诺贝尔奖来证明他们的伟大

河牛

河牛

2
2022-11-14 15:07

李政道回国以后还发表了什么

用户13xxx06 回复 11-14 15:24
[笑着哭]

胡子飘逸

胡子飘逸

2
2022-11-14 15:40

再厉害也没有把成果给自己曾经的祖国

昵称审河未通过 回复 11-14 22:59
你但凡有一点知识都不会这么说,杨老研究的是理论知识,谁都可以用,你知识不够,用不上,还怪别人没给你?

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