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杨振宁最大科学贡献是什么?邓稼先赞誉比肩牛顿万有引力定律,甚至超越其诺奖
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来源:上观新闻 作者:黄海华 2021-09-23 17:40
摘要:绝大多数人在这些小问题里耗尽了一生的时光

昨天(9月22日),是杨振宁先生农历百岁的日子。

从提出弱相互作用中宇称不守恒原理到1957年获得诺贝尔物理学奖,仅仅一年多时间,他与李政道先生创下的这一得奖速度,至今未被打破。

而杨振宁的最大科学贡献远不止于此。正如爱因斯坦因光电效应获得诺奖,但其最伟大的科学贡献是相对论;业界公认杨振宁最大的贡献在于提出了“杨-米尔斯规范场”论,邓稼先赞誉其可比肩“牛顿万有引力定律”,甚至比获得诺奖的“宇称不守恒”还重要得多。

对于这位树立了“20世纪物理学里程碑之一”的物理学家,今天在清华大学举办的杨振宁先生学术思想研讨会,是一个很好的科学“注脚”。

【“我们中绝大多数人在这些小问题里耗尽了一生的时光”】

著名的数学物理学家弗里曼·戴森,曾经写下过这样的句子:杨振宁高高地飞翔在诸多小问题构成的热带雨林之上,我们中绝大多数人在这些小问题里耗尽了一生的时光。

这是一位曾经与诺奖擦肩而过的大师级人物,言语之间充满了对杨振宁的欣赏。

南开大学葛墨林院士在今天研讨会的PPT上,引用了上述这句话。他说,“杨振宁先生一系列物理文章几乎就是二十世纪下半世纪理论物理的发展史,考虑到对物理发展的影响,可以用‘伟大’二字形容。”

现在的物理界已普遍接受群论方法,但在67年前,杨振宁先生将非阿贝尔规范场引入物理,是大胆而有开创性的事,他引发了物理学革命性的进展,同时也引发了数学的革命性进展。

葛墨林介绍,正是“杨-米尔斯规范场”开创的非阿贝尔规范场及其量子化,启发了后来多达7位的诺贝尔物理学奖得主,“恐怕他当时也没有想到会引发物理领域如此大的震动与变革。”

在谈到业内非常有名的“1/8临界指数”时,葛墨林感佩不已:“这个计算非常复杂,我的本事只能重复其中的一部分。杨先生当时只有30岁,他究竟是怎么想出来的?”

【不仅是物理学历史的幸运,还是“物理定律的定律”】

“杨振宁和李政道获得诺奖的速度创造了诺贝尔奖历史纪录,至今未被打破,可以说前无古人后无来者。”复旦大学物理学系教授施郁在研讨会上说。

时光回溯到1956年,当时最重要的物理难题就是θ-τ之谜,θ-τ的宇称不同,但质量和寿命却完全一样。“如果所有的物理过程都是宇称守恒的,那θ和τ就是两个粒子,大自然为何要将它们的质量和寿命微调成完全一样呢?这是非常奇怪的。因此,杨先生和李先生就问了一个非常重要的问题:在弱相互作用中宇称还守恒吗?”

长期以来,宇称守恒被当作自然、神圣的,因此杨振宁和李政道的论文受到普遍的轻视、异议乃至嘲弄。直到吴健雄“独具慧眼”地通过实验证明了在弱相互作用中宇称确实不守恒,引发了整个物理学界的巨大震荡。

20世纪理论物理的三个主旋律是:量子化、对称性和相位因子。在施郁看来,“杨-米尔斯规范场”论是这三个主旋律交融变奏的高潮,不仅是物理学历史的幸运,还将继续为理论物理的进步提供一般性指导,是“物理定律的定律”。

“500年前的哥白尼日心说,今天依然重要。可以期待,500年后,作为20世纪后半叶理论物理的最大成就, ‘杨-米尔斯规范场’论核心思想的重要性也会更加清楚。”施郁说。

【为什么杨振宁具有如此巨大的创造性】

诺贝尔物理学奖得主丁肇中先生说过,提到20世纪物理学的里程碑,首先想到三件事:一是相对论(爱因斯坦),二是量子力学(狄拉克),三是规范场(杨振宁)。

“为什么杨振宁先生具有如此巨大的创造性?对我们今天培育杰出基础科学研究人才有什么启示?”清华大学朱邦芬院士在研讨会上提出了引人深思的问题。

杨振宁曾经说过,在每一个有创造性活动的领域里,一个人的 taste(注:杨先生觉得“品味”一词还不够贴切)加上他的能力、脾气和机遇,决定了他的风格,而这种风格反过来又决定他的贡献……物质世界具有结构,而一个人对这些结构的洞察力,对这些结构的某些特点的喜爱,某些特点的憎厌,正是他形成自己风格的要素。

杨振宁具有怎样的科学风格呢?在朱邦芬看来,首先,杨先生对数学之美的欣赏和对物理之美的追求并存,并一以贯之。杨先生一直批评一些物理学家对数学的“实用主义的态度”。

“在提出非阿贝尔规范场时,尽管当时粒子质量问题尚未解决,但杨振宁得到了一个干净的表达式后,认为值得发表,这颇有狄拉克信仰‘美丽的数学’的味道。”朱邦芬说。

其次,杨振宁具有独立的研究风格。“在1980年广州粒子物理会议上,他独自一人反对当时中国建大质子加速器。”

简洁,则是杨振宁科学风格的第三个特点。“杨先生的文章、演讲,往往言简意赅、一气呵成,内容富有逻辑性。”

杨振宁倡导“渗透式”学习方式,即遇到不懂的内容,通过自己查文献资料、与人讨论,经过似懂非懂的阶段有了初步理解,继续往下走。一开始不懂的点很多,通过反复从不懂到慢慢弄懂的过程,掌握的知识点逐步从点到线、再到面,慢慢地就掌握了一门没有在课上学过的知识。

2012年,杨振宁结合自己的经历对研究生有过“十诫”的建议,比如:一方面直觉非常重要,可是另一方面又要及时吸取新的观念修正自己的直觉;和同学讨论是极好的真正学习的机会;博士生为找题目感到沮丧是极普遍的现象;最好在领域开始时进入一个新领域;永远不要把所谓“不验自明的定律”视为是必然的;把问题扩大往往会引导出好的新发展方向等。

栏目主编:黄海华 文字编辑:黄海华 题图来源:新华社 图片编辑:邵竞
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