楊振寧毫無疑問是全世界最偉大的科學(xué)家之一,他是當(dāng)今物理學(xué)界泰斗級人物。那么,楊振寧在物理學(xué)領(lǐng)域有過哪些重要貢獻(xiàn)呢?他在人類史上最偉大的物理學(xué)家中能夠排上名號嗎?
宇稱不守恒原理
一直以來,物理學(xué)家認(rèn)為宇稱守恒定律始終是成立的。但θ-τ的衰變似乎打破了這個定律,對此,楊振寧和李政道共同提出,宇稱守恒定律在弱相互作用中會被打破。很多物理學(xué)家不相信宇宙是不守恒的,泡利也是這樣堅信,他表示“上帝不會是個左撇子”。
然而,就在次年,吳健雄的實驗沒有得到對稱結(jié)果,這證實了宇稱不守恒原理成立。從此之后,人們開始認(rèn)識到物理定律并不是完全對稱的。宇稱破缺的發(fā)現(xiàn),成為后來物理學(xué)家建立粒子物理標(biāo)準(zhǔn)模型的一個基礎(chǔ)。由于這個重大突破,宇稱不守恒原理被證明的那一年,楊振寧和李政道就被授予諾貝爾物理學(xué)獎。
楊-米爾斯理論
另一方面,楊振寧最重要的成就其實是未獲得諾獎的楊-米爾斯理論,這就如同愛因斯坦沒有因為相對論而獲得諾獎那樣。楊-米爾斯理論在現(xiàn)代物理學(xué)中有著舉足輕重的作用,該理論深刻地影響了20世紀(jì)中葉以后物理學(xué)的發(fā)展。
在19世紀(jì),麥克斯韋認(rèn)識到電學(xué)和磁學(xué)在本質(zhì)上是相同的東西,他創(chuàng)立了電磁學(xué),這是物理學(xué)上的第一次統(tǒng)一。進(jìn)入20世紀(jì)之后,物理學(xué)家發(fā)現(xiàn)了除了引力和電磁力之外的另外兩種基本力——弱核力和強核力。物理學(xué)家希望,就像電磁場方程組能夠統(tǒng)一電力和磁力那樣,一個大統(tǒng)一理論就能描述所有的四種基本力。
愛因斯坦在創(chuàng)立廣義相對論之后,試圖把引力和電磁力統(tǒng)一在一起。但直到他去世,這項工作都沒能完成。
直到1954年,愛因斯坦去世的前一年,楊-米爾斯理論的提出為大統(tǒng)一理論指明了方向?;跅?米爾斯理論,物理學(xué)家統(tǒng)一了電磁力和弱核力,創(chuàng)立了電弱統(tǒng)一理論。在溫度極高的早期宇宙中,電磁力和弱核力是統(tǒng)一的電弱力。以此為基礎(chǔ),粒子物理標(biāo)準(zhǔn)模型又把強核力統(tǒng)一進(jìn)去。也就是說,在楊-米爾斯理論的框架下,除了引力之外的三種基本力已經(jīng)得到統(tǒng)一,可謂是完成了75%的大統(tǒng)一理論。
除此之外,楊振寧還在統(tǒng)計力學(xué)、凝聚態(tài)物理學(xué)方面取得過突出貢獻(xiàn),有些甚至也是諾獎級的,比如楊-巴克斯特方程,這是楊振寧的第三大物理學(xué)成就。正因為楊振寧在物理學(xué)中做出了諸多開創(chuàng)性的貢獻(xiàn),他被公認(rèn)為一代物理學(xué)大師,當(dāng)今第一,足以躋身史上最偉大物理學(xué)家的前20名。
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