杨振宁先生去世,享年103岁|如何理解杨振宁的科学成就

杨振宁先生去世,享年103岁|如何理解杨振宁的科学成就?

2025 年 10 月 18 日,物理学家、诺贝尔物理学奖获得者、中国科学院院士杨振宁先生去世,享年 103 岁。他在粒子物理学、统计力学和凝聚态物理等领域作出里程碑性贡献。对于杨振宁先生,任何「杰出」、「卓越」之类的字眼都显得苍白,他不仅仅是解决了几个问题,或是发现了几条定理,他是从根本上改变了我们理解宇宙的语言和秩序:答主@高山书院

提到杨振宁,几乎所有人都知道他是诺贝尔物理奖得主。

但他的学术成就到底是什么?

没几个人能说得上来。

宇称不守恒、杨-米尔斯方程,有时候可能连名称都念不对。

因为对他研究成果的不理解,更多人关注的是他身上科学成就之外的东西:国籍、婚姻、关于对撞机的态度......之所以会出现这样的状况,一是因为他研究的东西我们在生活中不会直接接触;二是因为他研究的东西,普通人一般也理解不了。

下面展开说一说,杨振宁在学术上到底有多牛。

牛顿,图自Pixabay在说杨振宁的学术成就之前,先来说说「路径依赖」。

在牛顿时代和之后的 200 年,物理学家是怎么做研究的?

就是做各种实验,通过实验发现规律,最后用数学公式来解释此规律(找到对称性),牛顿三大定律就是这么得来的。

当时的物理研究几乎都这样:反复实验—发现规律—找到对称性。

这种研究方法非常好,但越是好方法,就越容易让后来者产生路径依赖。

所以这一套研究方法,也限制了物理学的发展,直到一个人横空出世。

这个人就是爱因斯坦。

爱因斯坦,图自Pixabay爱因斯坦在做物理研究的时候,碰到了一系列大麻烦,无论怎么做实验也解决不了。

有一天他突发奇想:我能不能换一种研究方式呢?

我可不可以先找到对称性,再根据对称性推导出理论,然后再用实验来证明它。

大家都在走老路的时候,爱因斯坦选择了一条新路:找到对称性—建立理论—实验证明。

正是打破了对前辈大师的路径依赖,爱因斯坦发现了狭义相对论和广义相对论,开辟了一个崭新的时代。

杨振宁(左)和李政道(右),图自Sciencephoto在说杨振宁之前,再来说一个名词——宇称守恒。

宇称,就是指一个基本粒子与它的镜像粒子完全对称。

人在照镜子时,镜中的影像和真实的自己,总是具有完全相同的性质——包括容貌、装扮、表情和动作。

同样,一个基本粒子与它的镜像粒子,所有性质也完全相同,运动规律也完全一致,这就是宇称守恒。

在杨振宁之前的物理学大师,包括费曼、泡利、朗道等,在研究遇到瓶颈的时候,都不愿意假设宇称不守恒。

这时杨振宁和李政道站出来,打破了路径依赖,于 1956 年发表了论文《对于弱相互作用中宇称守恒的质疑》,提出「弱相互作用中宇称不守恒」。

这一发现有多牛?

诺组委立马把 1957 年诺贝尔物理学奖颁给了杨振宁和李政道。

1956 年提出宇称不守恒,1957 年即获得诺贝尔奖,这个获奖速度,在诺奖史上创下纪录。

1957年,杨振宁和李政道领取诺贝尔物理学奖。

图自网络「它影响了整个物理学界的方方面面,是囊括了分子、原子和基本粒子物理的一个基本革命。

」宇称不守恒虽然牛,但并不是杨振宁最重要的成就,他最重要的成就是「规范场论」。

在说规范场论之前,先来说说大一统理论。

大一统理论是什么?

它简 GUT,又称万物之理。

这个宇宙中存在着四种力,引力、电磁力、强力和弱力。

四种基本相互作用力,图自网络物理学的终极目标,就是找到可以统一解释这四种力的理论,从而揭开上帝创造世界的秘密。

可以统一解释这四种力的理论,就是大一统理论。

谁能建立大一统理论,谁就能成为有史以来最伟大的科学家。

300 多年来,先是牛顿发现了引力,接着麦克斯韦降服了电磁力。

麦克斯韦降服电磁力后,问题出现了——麦克斯韦方程组和牛顿力学框架居然是矛盾的。

究竟是谁错了?

大家议论纷纷,不知所措。

这时爱因斯坦站了出来:他俩谁都没有错,只是需要升级一下。

爱因斯坦提出了狭义相对论,这个理论很好地安置了电磁力,爱因斯坦随后又提出广义相对论,这个理论很好地安置了引力。

在爱因斯坦相对论的归化下,引力和电磁力可以愉快地玩耍了。

显而易见,接下来物理学最重要的任务,就用把引力和电磁力统一了。

可爱因斯坦穷尽了后半生,也没能完成这个统一大业。

不但没完成统一,还诞生了另外两个贼寇——强力和弱力。

随着实验仪器的进步,人们撬开了原子核,在原子核内部发现了两种新的力:强力和弱力。

强力就是把质子和中子结合在原子核中的那种力。

弱力就是让原子核发生衰变的那种力。

所有物理学家对此一筹莫展,连如何描述它们都不知道。

这时候,一个人横空出世,给迷雾重重的物理学指明了方向,这个人就是杨振宁。

杨振宁带着学生米尔斯,提出了杨-米尔斯规范场论。

规范场论有多牛?

宇宙中存在着四种力,除了引力之外,规范场论统一了另外三种力,朝着大一统迈出了非常关键的一步。

规范场论的核心是杨-米尔斯方程。

这个方程有多牛?

有 7 个诺贝尔奖,是直接利用杨-米尔斯方程拿到的;有几十个诺贝尔奖,是和杨振宁提出的理论有关;还有 6 个数学界诺贝尔奖,也是研究杨-米尔斯方程得到的。

杨振宁的几大研究,几乎奠定了整个 20 世纪后半叶基础物理学的总成就。

杨振宁的成就有多伟大?

诺贝尔物理奖获得者丁肇中这样评价:提到 20 世纪的物理学的里程碑,我们首先想到三件事:一是相对论,二是量子力学,三是规范场。

1999年5月,在纽约州立大学石溪分校石溪理论物理研究所为杨振宁举行盛大的退休仪式。

图自网络美国声誉卓著的鲍尔奖,在给杨振宁颁奖时评价说:这个理论模型,已经与牛顿、麦克斯韦、爱因斯坦的成就比肩,并必然将对未来产生可相提并论的影响。

2000年,全球著名科技期刊《自然》,评选了人类千年以来最伟大的二十位物理学家。

这个榜单,霍金并没有入选,但杨振宁入选了,而且他是这个榜单里唯一在世的物理学家。

与他一同登上这个榜单的其他人,全部都是已作古的大牛,牛顿,爱因斯坦,麦克斯韦,薛定谔,波尔……杨振宁被过誉了吗?

没有,他一直都被低估了。

科普作家卓克曾说:与杨振宁生活在同一个时代,是我们这代人的幸运。

这种幸运,当然不应该被忽视和辜负。