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物理学家 100岁的杨振宁，到底牛在哪儿？( 二 )

科学家 物理学家


这已经成为人类的常识 。
所以长久以来 ， 科学家们也便理所当然地认为 ， 一个基本粒子与它的镜像粒子 ， 所有性质也完全相同 ， 运动规律也完全一致 ， 这就是宇称守恒 。
即使费曼、泡利、朗道这些物理学大师 ， 在研究遇到瓶颈时 ， 也从未质疑过这一物理学“铁律” 。
直到杨振宁和李政道出现 。
● 杨振宁（右）和李政道在诺贝尔颁奖礼上

二人打破了传统的路径依赖 ， 于1956年提出了“弱相互作用中宇称不守恒” ， 这一发现 ， 直接推翻了“宇称守恒”的金科玉律 ， 让今后的物理学研究少走了许多弯路 。
从提出理论到获得诺奖 ， 前后只用了不到一年的时间 ， 这种获奖速度 ， 在诺奖百年历史上都是非常罕见的 。
“它影响了整个物理学界的方方面面 ， 是囊括了分子、原子和基本粒子物理的一项革命 。 ”
但是 ， “宇称不守恒”还算不上是杨振宁最重要的成就 。
他最重要的成就 ， 是“规范场论” 。
诺贝尔物理学奖获得者丁肇中这样评价：
“提到20世纪的物理学里程碑 ， 我们首先想到三件事 ， 一是相对论 ， 二是量子力学 ， 三是规范场 。 ”
什么是“规范场”呢？
这里用最直观的例子 ， 稍作解释一下 。
大自然中 ， 存在着各种各样的现象：声 ， 光 ， 热 ， 电 ， 运动……
物理学家们研究这些现象 ， 得到了一堆关于运动、声学、光学、热学之类的定律和公式 。
这些定律和公式越来越多 ， 且“各自为政” ， 让物理学变得越来越繁琐复杂 。
于是 ， 物理学家们开始考虑 ， 有没有一套统一的理论 ， 来解释全部的现象呢？
他们由此提出了大一统理论 ， 即“万物之理” ， 希望以此揭开万物运行的本质规律 ， 寻找“推动世界运行的上帝之手” 。
经过两个多世纪的努力 ， 物理学家们发现 ， 造成这些现象背后的“力” ， 本质上可归结为两类：一个是引力 ， 另一个是电磁力 。
牛顿提出三大运动定律和万有引力定律 ， 将大到行星运动、小到两个铁球同时落地这些现象解释出来 ， 统一了引力；
麦克斯韦提出麦克斯韦方程组 ， 将一切电现象、磁现象和光现象 ， 统一为了电磁力 。
接下来 ， 如果谁能将引力和电磁力统一起来 ， 就能完成物理界的“大一统” ， 找到“上帝之手” 。
● 牛顿
但是 ， 牛顿没能完成 ， 麦克斯韦也没能完成 。
并且 ， 后人在后续的研究中渐渐发现 ， 麦克斯韦方程组和牛顿力学的框架 ， 二者竟然是矛盾的 。
这俩大神到底谁错了？
谁都不敢说 ， 谁都不知道 。
这个时候 ， 爱因斯坦站了出来 ， 说二者都没有错 ， 只是需要“调整”一下 。
于是 ， 他提出了狭义相对论和广义相对论 ， 解决了引力和电磁力之间的矛盾 ， 震惊了全世界的物理学家 ， 由此“一战封神” 。
显而易见 ， 接下来物理学最重要的任务 ， 就是如何把引力和电磁力统一起来了 。
● 爱因斯坦
可惜的是 ， 聪明如爱因斯坦 ， 穷尽后半生 ， 也没能完成二者的“大一统” 。
不仅如此 ， 随着实验仪器的进步 ， 人们撬开原子核 ， 在原子核内部又发现了两种新的力：强力和弱力 。
这下可好 ， 不仅没能统一 ， 反而多出了两个力 。
就好比程序员发现了一个漏洞 ， 为了修复这个漏洞 ， 他又制造出了更多的漏洞 。
面对新出现的两个力 ， 人们压根不知道该怎么描述 。 大一统理论 ， 忽然就变得遥遥无期了 。
研究陷入了瓶颈 ， 所有物理学家对此一筹莫展 。
就在这个时候 ， 一个人横空出世 ， 给迷雾重重的物理学指明了方向 。
他就是杨振宁 。
● 杨振宁和米尔斯
杨振宁和米尔斯 ， 提出了“杨-米尔斯规范场论” ， 将宇宙中已知的四种基本力 ， 除引力之外 ， 直接统一了其他三种 ， 朝着“大统一理论”迈出了非常重要的一步 。
以上这些 ， 堪称一部极简的物理学统一史 。
之所以介绍这么多 ， 是因为我们只有站在这样的高度 ， 才能给杨振宁一个公正合理的定位 。
杨振宁于1994年获得鲍尔奖 ， 这是北美奖金最高的一项科学奖 ， 颁奖词不吝赞美地肯定了杨振宁的不朽地位 。
“这个理论综合了有关自然界的物理规律 ， 为我们对宇宙中基本的力提供了一种理解 。 它很大程度上重构了近40年来的物理学和现代几何学 。 这个理论模型 ， 已经排在牛顿、麦克斯韦、爱因斯坦的工作之列 ， 并必将对未来几代产生类似的影响 。 ”

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