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为什么杨振宁可以与牛顿、爱因斯坦相提并论?看完本文你就懂了!

懂行的都说杨振宁是一个非常了不起的科学家,甚至可以说杨振宁与牛顿、爱因斯坦是同一级别大神。但是他到底做出了什么成就,以至于行内人士对他给出如此高的评价?对于这个问题,相信大部分人都没有搞清楚,就算上网去查阅相关资料,多半还是被一大堆晦涩的理论以及公式搞得云里雾里。因此,本文将以尽量通俗简单的语言,来让大家了解杨振宁到底有多牛。

“宇称不守恒理论”

先来看一看“宇称不守恒理论”,大家都知道,杨振宁和李政道在1957年因共同提出这个理论而获得了诺贝尔物理学奖。那么这个“宇称不守恒理论”到底讲的是什么呢?

“宇称”是和我们所熟悉的“电荷”、“质量”一样性质的物理量,“宇称”这个物理量是描述基本粒子的某种性质。我们可以简单的理解为,所谓“宇称”就是指“一个物体与它的镜像对称”。


举个例子,小明站在镜子面前,镜子里面就有他的镜像,镜子里的小明和小明本人一模一样,但是左右互换了,当小明举起右手的时候,镜子里的小明是举起了左手。好了,现在小明右手里有一个小球,当他将小球向左边抛出的时候,镜子里的小明也将小球抛出,但方向却是向右。我们可以看到,虽然两个小球的运动方向相反,但是它们都遵守了牛顿运动定律,最终会沿着同样的运动轨迹落地。我们也可以设想一个场景,在现实中两个一模一样的人相对而立,他们按照上述方式来抛出一个小球,不用说其结果也会是一样的。

因此我们可以理解到,牛顿运动定律对于空间反演是不变的,也就是说这个定律具有“宇称不变性”,而这个过程就被称为“宇称守恒”。同样的,其他的物理规律也似乎完美的“宇称守恒”,在“宇称不守恒理论”提出之前,“宇称守恒”是科学界的一条铁律,科学家们认为任何物理规律都具有“宇称不变性”,一个物体在受到任何力的支配过程中都“宇称守恒”,这就像“苹果总是垂直的落向地面,而不是飞到空中”一样的显而易见。然而杨振宁和李政道却打破了这条铁律!


我们都知道宇宙中存在着四种基本力,即电磁力、引力、强力和弱力。经过深入的研究,杨振宁和李政道发现了在弱力的作用下,“宇称”表现出了不守恒的现象,这一理论随后得到了实验的证实。“宇称不守恒理论”可以说是物理学上的重大革命,有多重大呢?我们可以想象一下,如果在当今的科学界,有人证实了“光速其实是可以被超越的”,那会有多么大的影响!而“宇称不守恒理论”干的是同样性质的事,不同的是这个理论是被证实了的!你说牛不牛?然而,这并不是杨振宁对物理学最大的贡献。

“杨-米尔斯理论”

用同一套理论来描述所有已知的物理现象,这是物理学追求的终极目标。比如说世界中存在着很多力,如压力、摩擦力、支撑力、浮力、弹力……等等等等,这些繁杂的力让人眼花缭乱。但经过科学家的不懈努力,到19世纪末,这些力已经被统一为引力和电磁力了。其中麦克斯韦方程组统一了光、电、磁,而引力则由牛顿的万有引力定律来描述。

在这个时期出现了一个尴尬的局面,即牛顿的经典力学是对的,麦克斯韦方程组也是对的,但是它们之间又是相互矛盾的。在这种情况下,大神爱因斯坦站出来了,他用一个全新的框架统一了这两者的关系,这个框架就是“狭义相对论”。然而引力并没有被统一进来,于是爱因斯坦之后又提出“广义相对论”来描述引力。


爱因斯坦的后半生一直致力于统一电磁力和引力,但他没能做到。然而随着时间的推移,物理学又出现以更加复杂的局面:凭借着先进的科技,科学家们已经可以将原子核“掰开”了,然后他们又发现了两种力,即强力与弱力。

原来以为世界上只有两种力:电磁力和引力,而且科学家们都没有将它们统一起来,只能分别以麦克斯韦方程组描述电磁力,以广义相对论描述引力。好吧,现在居然又凭空多出来两种力,你说科学家们的头大不大?


在这种复杂纷乱的情况下,杨振宁提出了“杨-米尔斯理论”,他通过一个非常巧妙的模型,完美的统一了电磁力、强力、弱力!四大基本力,“杨-米尔斯理论”一口气就统一了三个,你说牛不牛?事实上,“杨-米尔斯理论”自问世以来,几乎主导了整个物理学的发展,在过去的几十年里,有7个诺贝尔奖都是颁发给找到了“杨-米尔斯理论”中预测的粒子的科学家,甚至有人惊呼:“不是诺贝尔奖带给杨振宁荣耀,而是诺贝尔奖因杨振宁而闪光。”

而事实上杨振宁拥有着13项的研究成果,其中的每一项都具有“诺贝尔奖级别的潜力”,如下图所示。

综上所述,杨振宁对物理学的贡献完全可以与牛顿、爱因斯坦媲美,他无愧于“当代最伟大的物理学家”的称号。

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