2025年10月18日,全世界最伟大的物理学家杨振宁先生在北京逝世,享年103岁。
之所以说是全世界最伟大的物理学家,只因为他的理论贡献早已超越了中国的国界,登峰世界。
关于杨振宁先生在物理学的贡献,因与常人的生活跨越实在太大,很多人根本不了解其背后的价值。
不过有学者评价说,近代历史上有三位最伟大的物理学家,一个是牛顿,一个是爱因斯坦,另一个就是杨振宁。
由此可见,杨振宁在物理学上的贡献,是常人无法理解和想象的,甚至超越了爱因斯坦。
今天,文史君就与大家聊聊杨振宁物理研究的故事。
杨振宁,1922年10月1日出生于安徽合肥。
他的父亲杨武之是我国第一位留美数学博士,1929年受聘于清华大学数学系。
由此,很小的时候杨振宁就随父母迁居北平,住进了清华园西院11号。
杨振宁从小品学兼优,尤其是对科学有着浓厚的兴趣,常常跟随父亲去科学馆,那些精密的仪器和深奥的公式,像磁石一样吸引着他。
1937年,七七事变爆发,北平沦陷。
杨振宁随家人辗转流离,历经艰辛,最终抵达昆明。
在昆明,他考入西南联合大学,开始了他的大学生活。西南联大虽然条件艰苦,但学术氛围浓厚,名师荟萃。
在那里,杨振宁如饥似渴地学习,打下了坚实的学术基础。
1942年,他在吴大猷教授的指导下,完成了题为《群论与多原子分子的振动》的毕业论文,以优异的成绩从物理系毕业。
毕业后,他进入清华大学研究院,师从王竹溪先生,继续深造。
1945年,杨振宁作为清华大学留美公费生,赴美留学,进入芝加哥大学深造。
在芝加哥大学,他师从著名物理学家爱德华·泰勒,1948年获得博士学位。
博士毕业后,他进入普林斯顿高等研究院,开始了他的学术黄金期。在普林斯顿,他与物理学大师费米教授交往密切,深受其影响。
1954-1957四年间,杨振宁先后发表了足以影响世界的伟大著作,从此奠定了他在世界物理学的地位。
有人说,如果物理学家有段位,杨振宁就是最高的段位;如果当今的物理学家一起拍照留念,杨振宁一定占据着C位中心。
杨振宁对世界物理学最广为人知的贡献,是他与李政道于1956年共同提出的“宇称不守恒”理论。
何为“宇称不守恒”?
1950年代之前,全世界物理学家普遍认为宇宙是对称守恒的,就像物理学上的镜像一样,在镜子中,左手就变成了右手。
然而,杨振宁与李政道以敏锐的洞察力,深入分析了当时令物理学界困惑的“θ-τ之谜”后。
大胆地提出了一个超乎常人想象的假说:在弱相互作用中,宇称可能不守恒。
说白了,宇宙在某些情况下是个“左撇子”。
这一想法在当时简直是“异端邪说”,甚至连物理学巨擘泡利都公开表示反对。
但杨振宁和李政道为了验证其想法的合理性,于是找到当时顶尖的实验物理学家吴健雄。
吴健雄与杨振宁简单交流后,开始带领团队用科学实验区验证那一猜想,最终结果无可争辩地验证了杨振宁、李政道“宇称不守恒”的正确性。
物理学的天,一下子被捅出了个大窟窿。
正因划时代的伟大贡献,杨振宁和李政道第二年,即1957年就获得了诺贝尔物理学奖,那在诺奖历史上是极为罕见的存在。
一般来说,诺贝尔奖的评判,都不会基于当下的发现而颁奖。
而是需要经过很长时间,甚至很多年的验证之后,或者那一发现对社会已经起到了很重要的促进作用后才会颁奖。
而“宇称不守恒”的提出,第二年就能获得诺奖,就可看出其中的含金量。
然而,对于这样一项殊荣,杨振宁确实轻描淡写地接受了。只因在他心目中,还有一个理论比“宇称不守恒”更加重磅,更加有影响力。
那就是他与罗伯特·米尔斯共同创立的“杨-米尔斯规范场论”。
要说到这一理论,其实比“宇称不守恒”的提出还要早,那是他刚刚毕业进入普林斯顿研究院后没多久就提出的一项理论。
1954年在普林斯顿时期,罗伯特·米尔斯是杨振宁的助手,两人通常一起搞科研。
1954年,杨振宁与米尔斯试图将电磁相互作用中优美的“规范对称性”推广到强相互作用中。
于是就提出了划时代的“杨-米尔斯规范场论”,这一理论的提出,极大促进了物理研究的闭环,使得此前复杂的问题,一下子就有了解。
只因当时两人年纪尚轻,加之当时那一理论并没有太多的应用场,使得那一理论在诞生之初并没有引起重视。
然而,随着时间的推移,物理学家们逐渐认识到,杨-米尔斯理论是描述自然界基本相互作用的完美数学框架。
今天,构筑起的整个粒子物理“标准模型”的三大相互作用——电磁力、弱力和强力,全部都是建立在杨-米尔斯理论的基础之上完成的。
希格斯机制、夸克禁闭、量子色动力学……这些现代物理学的核心概念,也均源于此。
可以说,它是继麦克斯韦方程组和爱因斯坦广义相对论之后,关于相互作用的又一次最伟大的综合。
正因如此,许多物理学家认为,杨振宁仅凭这一项成就,就足以再次获得诺贝尔奖。
除此之外,1967年,杨振宁在研究一维量子多体问题时,又发现了一个描述粒子交换关系的关键方程。
五年后,英国物理学家巴克斯特在统计力学模型中独立得出相同结构,最后那一公式发现被命名为“杨-巴克斯特方程”。
那一数学模式,直接开启了量子可积系统研究的新纪元。
对于杨振宁以上的贡献,很多人可能会说,那贡献一方面是对全世界物理学的贡献,另一方面那时杨振宁已经加入美国国籍了。
他对我国并没有太多的贡献,为何会受到国家如此的重视?
其实不然。
首先对于没有国界的物理学理论来说,杨振宁对世界的贡献其实也是对我国的贡献。
此外,杨振宁当年加入美国国籍,没有回国,也是基于当时的环境,为了自己的科研而已。
其实晚年时,他对我国的贡献也是很多的,只是很多人不知道罢了。
1971年,当中美关系尚处于冰封期时,杨振宁就成为首位访华的知名华裔科学家。
他在华盛顿欢迎邓公的宴会上直言:“世界上只有一个中国”,并呼吁海外华人支持祖国统一。
此后数十年,他募集资金设立“对华教育交流委员会”,资助近百名中国学者赴美进修,那些人后来都成为两弹一星元勋、高校学术带头人。
2003年,81岁的杨振宁回到清华,将高等研究院的发展视为新事业。
他亲自设计人才培养方案,引入姚期智、王小云等顶尖学者,推动了清华物理学科进入世界前列。
更令人动容的是,自1999年起,他全职回到清华大学任教,担任高等研究院名誉院长,推动了中国理论物理研究的现代化。
在耄耋之年,他仍坚持授课、指导学生,讲授普通物理课程,强调“宁拙毋巧,宁朴毋华”的治学态度。
他说过:“我这一生最重要的贡献,也许不是科学上的发现,而是帮助中国人改变了自己不如人的心理作用。”
那句话,道出了他作为科学巨匠之外,更作为民族自信重建者的伟大情怀。
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