在開(kāi)始正文之前,種花家問(wèn)下各位是在哪種場(chǎng)合下才認(rèn)識(shí)有楊振寧這一號(hào)人物的?因?yàn)檫@個(gè)第一印象對(duì)評(píng)價(jià)一個(gè)人影響很大,所謂先入為主就是這么來(lái)的:
1、楊振寧的是諾貝爾獎(jiǎng)獲得者?
2、楊振寧偉大的物理學(xué)成就?
3、楊振寧和翁帆結(jié)婚事件?
可能很多朋友都通過(guò)第三件事情才認(rèn)識(shí)楊振寧的,所以圍觀群眾對(duì)他的印象并不好,對(duì)于網(wǎng)絡(luò)上滿天飛的言論也就不奇怪了,當(dāng)然我們今天并不是來(lái)八卦的,因?yàn)闂罾虾臀谭拷Y(jié)婚已經(jīng)第14個(gè)年頭了,時(shí)間證明了一切,所以咱今天就一筆帶過(guò)了,還是來(lái)聊聊正事!
史上最快速度獲得諾貝爾獎(jiǎng)的宇稱不守恒定律
關(guān)于楊振寧獲得諾貝爾獎(jiǎng),也許是大家認(rèn)識(shí)他的第二排名選項(xiàng),畢竟是華人世界中的第一,所以這個(gè)知名度還是很高的。
宇稱是什么?
宇稱是量子力學(xué)中描述的宇稱變換中的變換量,而宇稱變換則是在一個(gè)三維坐標(biāo)系中的x、y、z軸同時(shí)進(jìn)行變換,而之間的變換只是其鏡像,在宇稱下的標(biāo)準(zhǔn)模型都是宇稱對(duì)稱的,但弱相互作用力中并沒(méi)有繼續(xù)保持這種對(duì)稱性。
諾特定理
諾特定理的表述極其簡(jiǎn)單:物理學(xué)里的連續(xù)對(duì)稱性和守恒定律一一對(duì)應(yīng)。
諾特定理是以埃米·諾特的名字命名的,愛(ài)因斯坦形容她為數(shù)學(xué)史上最終要的女人,但她在物理學(xué)上的發(fā)現(xiàn)卻成了現(xiàn)代物理學(xué)的指路明燈!
諾特定理描述的守恒定律和對(duì)稱性一一對(duì)應(yīng),簡(jiǎn)單的說(shuō)就是每一個(gè)對(duì)稱性都將和守恒定律一一對(duì)應(yīng),比如旋轉(zhuǎn)對(duì)稱對(duì)應(yīng)的角動(dòng)量守恒,能量守恒則是時(shí)間平移對(duì)稱,動(dòng)量守恒則是空間平移對(duì)稱等,只要發(fā)現(xiàn)了一種新的守恒,那么就會(huì)有一種對(duì)稱等著它!
所以宇稱守恒就是這么來(lái)的,在1956年以前,宇稱守恒就像能量守恒一樣深入人心。因此當(dāng)楊振寧和李政道折騰出宇稱不守恒的案例時(shí),難以想象對(duì)科學(xué)界的震撼是有多大!
宇稱不守恒
科學(xué)界早在1956年之前就已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了兩種介子,它們的自旋,質(zhì)量,電荷完全相同,曾經(jīng)被認(rèn)為是一種粒子,第一種介子衰變時(shí)產(chǎn)生π介子數(shù)是2個(gè),第二種介子衰變時(shí)產(chǎn)生π介子數(shù)是3個(gè),這讓科學(xué)家懷疑了自己的判斷,認(rèn)為這是兩種粒子。π介子為奇數(shù)的總宇稱是負(fù)的,π介子偶數(shù)的總宇稱是正的,因此科學(xué)界以衰變方式不同將兩種粒子分別命名為θ(偶數(shù))和τ(奇數(shù))。
1956年,經(jīng)過(guò)深入研究的楊振寧和李政道在排除了各種因素之后,認(rèn)為τ和θ是完全相同的一種粒子,只是在弱相互作用下,兩者的運(yùn)動(dòng)規(guī)律并不完全相同,同年6月李政道與楊振寧在美國(guó)《物理評(píng)論》上共同發(fā)表了《弱相互作用中的宇稱守恒質(zhì)疑》論文,認(rèn)為基本粒子弱相互作用內(nèi)存在“不守恒”現(xiàn)象,θ和τ是兩種完全相同的粒子。
1957年1月9日吳健雄與安布勒、海沃德以及霍普斯等科學(xué)家從觀測(cè)鈷60的衰變實(shí)驗(yàn)證實(shí)了楊振寧和李政道的發(fā)現(xiàn)?!拔也幌嘈派系凼莻€(gè)左撇子”這話就是當(dāng)時(shí)得知弱相互作用下不守恒的泡利說(shuō)的,他還打算拿一筆錢(qián)來(lái)打賭。
當(dāng)然結(jié)果大家都知道了,楊振寧和李政道獲得了1957年的諾貝爾物理獎(jiǎng),從發(fā)表論文到獲獎(jiǎng)僅僅相隔12個(gè)月,而據(jù)統(tǒng)計(jì)諾貝爾獎(jiǎng)平均得獎(jiǎng)時(shí)間為18年,其實(shí)這從側(cè)面反映出宇稱不守恒對(duì)科學(xué)界的震動(dòng)。
宇稱不守恒是楊振寧最大的成就嗎?
用了那么大篇幅說(shuō)了半天,這不是楊振寧最大成就嗎?準(zhǔn)確的說(shuō)這應(yīng)該是李政道最大的成就,因?yàn)檫@是楊李兩人合作的,諾貝爾獎(jiǎng)獎(jiǎng)金也是兩人均分
請(qǐng)注意1/2,這就是諾貝爾獎(jiǎng)評(píng)選委員會(huì)認(rèn)定的貢獻(xiàn)。但對(duì)于楊振寧來(lái)說(shuō),他的事業(yè)才剛剛開(kāi)始,下表是楊震你一生中的最重要的幾個(gè)方面的貢獻(xiàn):
在統(tǒng)計(jì)力學(xué)、凝聚態(tài)物理以及粒子物理和場(chǎng)論四個(gè)方面都有極其顯著的共享,任何一個(gè)人只要在這一領(lǐng)域中有任一建樹(shù),他將躋身頂尖科學(xué)家行列,而楊振寧則有十幾項(xiàng)。根據(jù)科學(xué)界對(duì)其的評(píng)價(jià),楊振寧獲得諾貝爾獎(jiǎng)的“宇稱不守恒定律”只能排到第三位而已!前兩位分別是:
D1.1954 Gauge Theory(楊-Mils規(guī)范場(chǎng)論)。論文序號(hào):54b,54c。
A3.1967Yang-Baxter Equation(楊-Baxter方程)。論文序號(hào):67e。
不明覺(jué)厲,細(xì)思極恐,我們先來(lái)說(shuō)說(shuō)這兩個(gè)理論的延續(xù)吧,先說(shuō)跨界的吧,有六個(gè)菲爾茲獎(jiǎng)是通過(guò)研究楊米爾斯方程和楊巴克斯方程獲得的(各三個(gè)),菲爾茲獎(jiǎng)大家都知道,數(shù)學(xué)界的諾貝爾!
另外還有有七位獲得者是因?yàn)檎业搅藯钫駥幍臉?biāo)準(zhǔn)粒子模型中預(yù)測(cè)的粒子而獲得諾貝爾獎(jiǎng)的,比如丁肇中和希格斯,因粒子物理界研究間接獲得諾貝爾獎(jiǎng)則有數(shù)十位,在1960年后楊振寧的學(xué)生,或者學(xué)生的學(xué)生,或者學(xué)生的學(xué)生的學(xué)生幾乎壟斷了理論物理和粒子物理界的諾獎(jiǎng)。
楊振寧在科學(xué)史上的地位
有一種說(shuō)法認(rèn)為楊振寧是二戰(zhàn)以來(lái)最偉大的科學(xué)家,相信這個(gè)觀點(diǎn)不是空穴來(lái)風(fēng),因?yàn)榭茖W(xué)界對(duì)于楊振寧的成就推崇極高。比如號(hào)稱有“五個(gè)大腦”、夸克之父、1969年獲得諾貝爾物理獎(jiǎng)的蓋爾曼對(duì)楊振寧極為尊敬,他認(rèn)為自己研究的量子色動(dòng)力學(xué)不過(guò)是將楊振寧標(biāo)準(zhǔn)模型的su(2)對(duì)稱性擴(kuò)展到su(3)而已。
1994年美國(guó)富蘭克林學(xué)會(huì)將鮑爾獎(jiǎng)?lì)C發(fā)給楊振寧,頒獎(jiǎng)詞中對(duì)楊振寧不吝贊美詞藻,甚至有些夸張,是怎么說(shuō)的呢?
楊振寧的廣義的場(chǎng)論綜合了有關(guān)自然界的物理規(guī)律,為我們對(duì)宇宙中基本的力提供了一種理解。作為20世紀(jì)觀念上的杰作,它解釋了原子內(nèi)部粒子的相互作用,他的理論很大程度上重構(gòu)了近40年來(lái)的物理學(xué)和現(xiàn)代幾何學(xué)。這個(gè)理論模型,已經(jīng)排列在牛頓、麥克斯韋和愛(ài)因斯坦的工作之列,并必將對(duì)未來(lái)幾代產(chǎn)生類似的影響。
將楊振寧排在了牛頓、麥克斯韋與愛(ài)因斯坦之后的第四名,當(dāng)然頒獎(jiǎng)詞似乎有點(diǎn)夸張,但就成就而言,楊振寧確實(shí)夠得上這個(gè)級(jí)別,為什么呢?
牛頓在1687發(fā)表了《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》中提出三大運(yùn)動(dòng)定律和萬(wàn)有引力定律,以及與萊布尼茨共享的微積分,證明了廣義二項(xiàng)式定理等,幾乎以一己之力推動(dòng)了科學(xué)體系的建立,開(kāi)創(chuàng)300年的經(jīng)典力學(xué)時(shí)代,其實(shí)先仍然在延續(xù),因?yàn)槲覀內(nèi)粘4蠖加媒?jīng)典力學(xué)就能搞定。
麥克斯韋則以一人之力統(tǒng)一了電磁理論,麥克斯韋將電場(chǎng)和磁場(chǎng)的規(guī)律綜合起來(lái),建立了完整的電磁場(chǎng)理論體系,這個(gè)理論體系的核心表達(dá)就是麥克斯韋方程組。麥克斯韋在電磁學(xué)領(lǐng)域的成績(jī)是自牛頓以來(lái)的第二次統(tǒng)一,他的研究為量子力學(xué)和下相對(duì)論提供了理論基礎(chǔ)。
愛(ài)因斯坦大家所能了解的則狹義相對(duì)論和廣義相對(duì)論,質(zhì)能方程以及廣相對(duì)時(shí)空的描述是現(xiàn)代天文學(xué)理解宇宙的基石,但他其實(shí)還在光電和量子力學(xué)等都做出了巨大的貢獻(xiàn),甚至激光理論也是他提出的。另外他所預(yù)言的黑洞與引力波一直到二十一世紀(jì)仍然還在繼續(xù)驗(yàn)證中。
而且引力波還是未來(lái)最有可能觸碰到宇宙大爆炸那一刻的信息傳遞工具,因?yàn)槲覀儸F(xiàn)在最擅長(zhǎng)的光學(xué)與射電望遠(yuǎn)鏡只能看到宇宙大爆炸后38萬(wàn)年光子脫耦后的那一刻,但引力在大爆炸發(fā)生后的10^-43S即被釋放,引力子在10^-36S時(shí)即脫耦,相比較而言,中微子至少要1S以后,未來(lái)就依靠引力波來(lái)探知宇宙的真相了。
楊振寧到底干了啥?
楊振寧在成就在統(tǒng)一四大基本作用力的道路上邁出了一大步,牛頓完成了引力的描述,但最終愛(ài)因斯坦完美的給他畫(huà)上了句號(hào)。楊米爾斯方程能描述強(qiáng)力,而宇稱不守恒則是對(duì)弱力的透徹理解,理論物理界據(jù)此成功完成了電磁力、強(qiáng)力,弱力的統(tǒng)一,而標(biāo)準(zhǔn)粒子模型的根源就來(lái)自于此。
對(duì)楊振寧了解的越深,你會(huì)越覺(jué)得他的偉大,如果您對(duì)他還是抱有成見(jiàn),不妨再去了解下他在其他領(lǐng)域的貢獻(xiàn),本文僅參考下科學(xué)領(lǐng)域,如果您有不同意見(jiàn),不妨留言討論。
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