深度:杨-米尔斯理论说了啥?为什么说这是杨振宁超越他诺奖的贡献?(21)

因为描述对称性的数学语言是群论,与同位旋这种对称相对应的群叫SU(2)(特殊幺正群),里面的数字2提醒我们这是两个物体(如质子和中子)相互变换来确定的。我们也先甭管这个SU(2)群到底是什么意思(这是群论的基础知识,感兴趣的自己看群论),只需要知道这个群可以描述两个物体相互变换的这种对称性,跟电磁理论里用U(1)群来描述电磁理论里的对称性一样的就行了。

外尔和泡利发现,只要我们要求系统具有U(1)群的局域规范不变性,我们就能从中推导出全部的电磁理论。那么,杨振宁如果认为强力的本质由质子和中子相互作用产生,那么推广前面的思想,我们就应该要求系统具有SU(2)群的局域规范不变性。

好吧,要推广那就推广吧,不就是把局域规范不变性从U(1)群推广到SU(2)群么,有些人认为科学家们风风雨雨什么没见过,把一个东西从U(1)群推广到SU(2)群应该没什么难度吧?那你就错了,这玩意还真不是这么简单的,广义相对论也不过是把狭义相对论里的洛伦兹不变性推广到了广义坐标不变性,你觉得这个简单么?

U(1)群的问题之所以比较简单,是因为跟U(1)群对应的电磁理论它本身就具有局域规范对称性。也就是说,当我们的麦克斯韦同学写下麦克斯韦方程组的时候,他就已经把U(1)群的局域规范对称性写到这方程里去了,虽然他自己没有意识到。熟悉电磁理论的人都知道其实我们有两套表述电磁场的体系,一套就是我们初中就开始学习的场强体系,还有一套势体系,也就是电磁势这些东西,从这个角度很容易就能看出它的规范不变性。

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