我與楊振寧博士第一次見面是在清華大學(xué)的露天講臺上劣挫。大概是2002年,那時我正在清華大學(xué)隔壁的一所211大學(xué)讀本科东帅,我和我的一個在清華大學(xué)讀書的中學(xué)同學(xué)一同參加了這次講座压固。已不太記得清講座中楊博士分享的具體內(nèi)容,只對他介紹當年在西南聯(lián)大學(xué)習(xí)生活的場景有些許印象靠闭。
昨日帐我,也就是2021年9月22日,清華大學(xué)愧膀、香港中文大學(xué)拦键、中國物理學(xué)會為楊博士舉辦了他的農(nóng)歷百歲誕辰慶典。他是2000年全球著名科技期刊《自然》評選的人類千年以來最偉大的二十位物理學(xué)家中的唯一一位在世的物理學(xué)家檩淋。這個榜單連大家熟悉的史蒂芬·霍金都沒能入選芬为。
然而,一直以來狼钮,不少公眾對楊博士存在誤解碳柱,認為他被過譽了。事實上熬芜,只是因為他的貢獻離普通人太過遙遠莲镣,大家難以理解,也便不夠了解涎拉。
中學(xué)時對物理這門學(xué)科十分熱愛當時還立志要成為一名偉大物理學(xué)家的我瑞侮,至今尚未寫過一篇與物理相關(guān)的文章,我感到非常慚愧鼓拧。今天我必須為楊振寧博士寫一篇科普半火,希望能以通俗易懂的方式,介紹他的主要物理貢獻季俩,以此致敬楊博士的百歲生日钮糖。
在牛頓時代和之后的200年間,物理學(xué)家做研究的方法是做各種實驗,發(fā)現(xiàn)規(guī)律店归,并用數(shù)學(xué)公式去擬合阎抒,牛頓三大定律就是這樣得來的。當時的物理研究幾乎就是這樣反復(fù)地進行實驗消痛,發(fā)現(xiàn)規(guī)律且叁,找到公式。
這種研究方法非常好秩伞,但讓后來者產(chǎn)生了路徑依賴逞带,并限制了物理學(xué)的發(fā)展,直到愛因斯坦的出現(xiàn)纱新。愛因斯坦遇到的問題無法通過做實驗來解決展氓,他索性跳出了前人的條條框框,選擇一條新的路子——思維實驗怒炸,通過自己超凡的大腦來想象和推理各種物理實驗的場景和結(jié)果带饱,從而給出了嚴謹?shù)臄?shù)學(xué)公式,然后待到時機成熟之時再通過現(xiàn)實的實驗來證明阅羹。正是打破了對前輩大師的路徑依賴,愛因斯坦發(fā)現(xiàn)了“狹義相對論”和“廣義相對論”教寂,開辟了一個嶄新的時代捏鱼。
和愛因斯坦類似,在楊振寧之前酪耕,包括費曼导梆、泡利、朗道等物理大師迂烁,在研究遇到瓶頸的時候看尼,都不愿意假設(shè)宇稱不守恒(一個基本粒子與它的鏡像粒子的所有性質(zhì)也完全相同,運動規(guī)律也完全一致盟步,這就是宇稱守恒)藏斩。直到楊振寧和李政道的出現(xiàn)。同是華人物理學(xué)家的他們二人于1956年發(fā)表了論文《對于弱相互作用中宇稱守恒的質(zhì)疑》却盘,提出“弱相互作用中宇稱不守恒”狰域,從而再一次打破了路徑依賴。諾貝爾獎組委會立馬把1957年諾貝爾物理學(xué)獎頒給了楊振寧和李政道黄橘。僅僅提出一年之后就獲得諾貝爾物理學(xué)獎兆览,這個速度在諾獎史上創(chuàng)下了紀錄。
“它影響了整個物理學(xué)界的方方面面塞关,是囊括了分子抬探、原子和基本粒子物理的一個基本革命》”即便如此小压,宇稱不守恒還并非楊振寧最重要的成就线梗。他最重要的成就是“規(guī)范場論”。這像極了愛因斯坦:在愛因斯坦提出了偉大的狹義相對論之后场航,更加偉大的廣義相對論在隨后若半年后橫空出世缠导,奠定了愛因斯坦在物理學(xué)歷史中不可撼動的神一般的地位。
在說“規(guī)范場論”之前溉痢,先要說說“大一統(tǒng)理論”僻造。
宇宙中存在著四種力:引力、電磁力孩饼、強力和弱力髓削。物理學(xué)的終極目標,就是找到可以統(tǒng)一解釋這四種力的理論镀娶,從而揭開造世主的奧秘立膛。這個統(tǒng)一的理論,就是“大一統(tǒng)理論”梯码。如果誰能建立“大一統(tǒng)理論”宝泵,誰就將成為有史以來最偉大的物理學(xué)家。
這300多年來轩娶,先是牛頓發(fā)現(xiàn)了引力儿奶,接著麥克斯韋搞定了電磁力。但問題立即出現(xiàn)了——麥克斯韋方程組和牛頓力學(xué)框架居然是矛盾的鳄抒。正在大家議論紛紛不知所措之時闯捎,愛因斯坦站了出來,他提出的狹義相對論很好地安置了電磁力许溅。愛因斯坦隨后又提出廣義相對論瓤鼻,這個理論又很好地安置了引力。
接下來物理學(xué)最重要的任務(wù)贤重,就是把引力和電磁力統(tǒng)一了茬祷。但遺憾的是,愛因斯坦窮盡了后半生游桩,也未能完成這個統(tǒng)一大業(yè)牲迫。不但沒完成統(tǒng)一,更加麻煩的事情出現(xiàn)了:隨著實驗儀器的進步借卧,人們在原子核內(nèi)部發(fā)現(xiàn)了兩種新的力:強力和弱力盹憎。
強力就是把質(zhì)子和中子結(jié)合在原子核中的那種力。弱力就是讓原子核發(fā)生衰變的那種力铐刘。所有物理學(xué)家對此一籌莫展陪每,連如何描述它們都不知道。這時候,楊振寧帶著學(xué)生米爾斯檩禾,提出了“楊-米爾斯規(guī)范場論”挂签,給迷霧重重的物理學(xué)指明了方向。宇宙中存在著四種力盼产,除了引力之外饵婆,規(guī)范場論統(tǒng)一了另外三種力,朝著“大一統(tǒng)”邁出了非常關(guān)鍵的一步戏售。規(guī)范場論的核心是“楊-米爾斯方程”侨核,這個方程有多牛?有7個諾貝爾獎灌灾,是直接利用“楊-米爾斯方程”拿到的搓译;有幾十個諾貝爾獎,是和楊振寧提出的理論有關(guān)锋喜;還有6個“數(shù)學(xué)界諾貝爾獎”些己,也是研究“楊-米爾斯方程”得到的。
楊振寧的幾大研究嘿般,幾乎奠定了整個20世紀后半葉基礎(chǔ)物理學(xué)的總成就段标。華裔諾貝爾物理獎獲得者丁肇中這樣評價楊振寧:“提到20世紀物理學(xué)的里程碑,我們首先想到三件事:一是相對論炉奴,二是量子力學(xué)怀樟,三是規(guī)范場∨栌叮”美國聲譽卓著的鮑尓獎,在給楊振寧頒獎時評價說:“這個理論模型械荷,已經(jīng)與牛頓共耍、麥克斯韋、愛因斯坦的成就比肩吨瞎,并必然將對未來產(chǎn)生可相提并論的影響痹兜。”
楊振寧回國之后颤诀,本該安享晚年字旭,但卻依舊投身在了物理學(xué)的前沿研究工作中,參與建設(shè)了60多個頂級物理實驗室崖叫,并親自在實驗室做研究遗淳。當時已經(jīng)80多歲的他,全部研究工作幾乎都是自己獨力而為心傀,有時最多也就一個合作者屈暗。他以清華大學(xué)的名義發(fā)表SCI論文30多篇,將冷原子、凝聚態(tài)物理科研水平一下子提高了幾十年……
2019年5月养叛,著名經(jīng)濟學(xué)家張五常說過這樣一句話:“在中國的悠久歷史上种呐,算得上是科學(xué)天才的有一個楊振寧,算得上是商業(yè)天才的有一個任正非弃甥。其他的天才雖然無數(shù)爽室,但恐怕不容易打進史書去∠ィ”
能在清華大學(xué)的校園內(nèi)面對面傾聽楊振寧博士的分享阔墩,是我難以忘懷的幸福;能與楊振寧博士在同一個國度卜录、同一個時代共同生活戈擒,更是我今生最大的幸運。這樣的幸福和幸運艰毒,不應(yīng)被輕易忽略和辜負筐高。至少我們要多向我們的下一代宣揚科學(xué)家精神,培養(yǎng)和引導(dǎo)他們對科學(xué)的熱愛丑瞧。
致敬科學(xué)柑土!致敬楊振寧博士!楊博士100歲生日快樂绊汹!