什么是杨-米尔斯方程?

科学手艺的成长遭到外部要素的间接影响,这些要素包罗对自在摸索精力的激励仍是抑止的文化情况、科技投入强度能否足够大、学术评价轨制能否合理等。诺贝尔科学家获得者中,大大都是欧美发财国度的科学家,其他国籍的获奖者或者在欧美发财国度接管过教育,或者在这些国度的研究机构处置科学研究,申明现代科学手艺的支流在欧美等发财国度。华人科学家杨振宁、李政道由于对宇称不守恒的研究获得了诺贝尔物理学奖。出格是杨振宁,他的其他几项科学成绩被认为比宇称不守恒的发觉毫不减色。

杨振宁人生中的环节之一是肄业美国追逐名师,这在相关他的列传中获得了遍及的认同;环节之二与李政道的合作与分道扬镳,被他的大都列传回避或者淡化了。杨振宁由于另一项成绩杨振宁-米尔斯规范场理论,被有的列传作者抬高到能够与爱因斯坦比肩的地位。

每小我的人生履历的各个阶段及其事务并不是划一主要的,列传作者要按照本人的判断,把传主的一些主要时间段或者特殊事务用浓墨重彩描画出来,展示给读者。例如,达尔文在加入贝格尔环海航行期间采集到动动物演化的证据、爱因斯坦在1905年颁发缔造奇观的五篇论文、牛顿在乡间遁藏瘟疫期间发觉万有引力。对于杨振宁来说,他的一个主要事务就是出国留学,追逐本人心仪的导师。(相关杨振宁的列传如徐胜蓝的《杨振宁传》和杨振宁的自传《读书讲授四十年》都有强调了这段履历对杨振宁的主要性。)

“名师出高徒”是中国的一句俗话,他次要申明了年轻的学徒能够通过向高程度的师傅进修而很快地获得谋生的身手。在科学家的成长过程中,年轻的科学家追逐出名的科学家进修科学研究也是获得成功的捷径。若是一个年轻科学家一起头就不吝花很大气力设法去跟随那些本人想要处置研究的特定范畴中最优良的科学家去工作,那么当前的研究生活生计就间接“站到巨人的肩膀上”了。

杨振宁在大学读书一起头就很幸运,那时教过他物理学的教员有赵忠尧、周培源、吴大猷和王竹溪等我国出名的物理学家。他在吴大猷指点下完成了学士论文,对对称道理发生了最后的乐趣。吴大猷曾在美国获得博士学位,是我国最早的院士之一,其研究功效广泛理论物理的很多范畴,他也是发觉李政道的伯乐。他在王竹溪指点下完成了硕士论文,论文是关于统计力学的。王竹溪曾留学剑桥大学获博士学位,27岁即担任物理学传授,在概况吸附、超点阵统计理论、动物细胞的吸水等方面做过良多根本性工作,是我国热力学统计物理研究的开辟者。谈到对本人影响最大的吴大猷和王竹溪,杨振宁认为“当前40年间,吴先生和王先生指导我走的两个标的目的—对称道理和统计力学—不断是我的次要研究标的目的”。

若是说杨振宁上大学时的追逐名师是被动的,那么杨振宁到美国进修则是自动选择的成果,是有明白目标和特定对象的选择。杨振宁曾多次谈到本人万里肄业追逐名师的过程,并多次谈到了几个环节人物对本人的影响,此中最大的是费米和泰勒。杨振宁23岁从西南联大结业后,考取了公费留学生,决心跟从费米(1938年获得了诺贝尔物理学奖)处置研究。杨振宁出格赏识爱因斯坦、狄拉克和费米3位物理学家的研究气概,而选择费米的缘由是他最后筹算作一个尝试物理学家。他于1945岁尾达到纽约,到哥伦比亚大学找费米,没有找到。他又前去普林斯顿大学找威格纳(虽然威格纳于1963年获得诺贝尔奖,比杨振宁晚几年,但他早已是哥伦比亚大学物理系教师,在核布局研究中造诣很深),也没有找到,由于他们在处置奥秘的研究中都改换了门庭。杨振宁终究在1946年到了芝加哥大学找到了费米,坐在了费米的班上听课。他多次设法与费米会晤,但费米说他不克不及指点他写学位论文,由于本人正在处置高度奥秘的研究。然后费米把杨振宁引见给了另一位物理学家泰勒(虽然没有获得诺贝尔奖,由于对氢弹研究的贡献而被称为美国的“氢弹之父”)。

关于费米对杨振宁的影响,杨振宁是如许说的:“(费米)认为太多形式化的工具部是不成能出物理,只是出物理的可能性常常很小,由于它有凭空杜撰的危险。而跟现实接触的物理才是可以或许持久站得住脚的物理。我后来对于物理的价值观念是深深遭到了费米的影响的”。

弗里曼·戴森在一篇描写杨振宁的文章中谈到了费米对杨振宁的影响:“费米崇尚现实的精力,能够从1954年颁发的杨—米尔斯这篇杰出的文章的标题问题中看到。今天任何一位谈到这篇文章的人,城市将它称为是引入非阿贝尔规范场的文章。可是,它的标题问题‘同位旋守恒与同位旋规范不变性’并没有提到非阿贝尔规范场。若何领会同位旋守恒这个物理问题出此刻先,而笼统数学观念非阿贝尔规范场出此刻后。这是费米处置这类问题会用的体例,也是富兰克(杨振宁的英文名)处置这个问题所用的体例。费米的伟大在于他既懂得若何计较,又懂得若何倾听天然的声音。在其终身中,富兰克平衡地处置了他笼统数学的天才和费米对于物理细节的脚结壮地的关心。”(戴森.杨振宁-保守的革命者.香港中文大学出书的《21世纪》季刊,1999年8月总第54期))泰勒对杨振宁的影响次要在研究重点的转向上。泰勒协助杨振宁把留意力从尝试物理学转到了理论物理学,由于杨振宁的尝试能力较差。后来有科学家诙谐地说,“这是尝试物理学的幸运”,其实这更是理论物理学的幸运。关于科学研究气概,杨振宁认为“泰勒的物理学的一个特点,是他有良多直觉的看法。这些间接不必然都是对的,生怕百分之九十是错的。不外没相关系,只需要百分之十是对的就行了,并且他不怕他讲的看法可能是错的。这给了我很深的印象。”

对于杨振宁这个典型案例,美国科学社会学家朱克曼得出了如下结论:“杨振宁的例子申明了一个遍及的模式。那些在当前将要获得诺贝尔奖金的年轻的科学家,很早就被纳入了交换他们所处置的范畴中的新成绩的次要渠道。他们晓得正在进行哪些最主要的工作,在哪儿进行,和由谁进行。”(科学界的精英—美国的诺贝尔奖金获奖者,商务印书馆,1982,第152页)

从1949年的初度合作,到1957年杨振宁与李政道由于“宇称不守恒”理论的贡献获得诺贝尔物理学奖,到1962年的决裂分手,不断到此刻进入老年后两人仍不克不及放心,杨振宁和李政道在科学上的分道扬镳和糊口中的形同陌路不成是国际科学界的憾事,也成为中国科学成长上的一件暗影。大部门列传作者像其他很多与杨振宁李政道熟悉的科学家一样,对杨振宁和李政道的恩仇问题或者避而不谈或者轻描淡写,而江才健的《规范与对称之美-杨振宁传》(台湾全国远见出书公司,2002)却花了大量翰墨来论述杨振宁、李政道失合的前因后果。

按照江才健的阐发,杨李之争的种子早在1949年曾经埋下。这一年,两人合写了两篇统计物理学理论,第一篇论文杨振宁排名在前,李政道在后,第二篇论文李政道在前。按照李政道的回忆,虽然第一篇论文次要是李政道做出的,但杨振宁要求排名在前,李政道碍于尊崇长者的保守同意了;第二篇的环节部门是杨振宁做出的,但李政道此次要求排名反过来。杨振宁的见地是,与李政道合写论文都是他带头做,且论文也都是他执笔,他是为了协助李政道才让出靠前的排名的。有一点可能其时两人都没无意识到的,颁发后学术界认为第二篇论文的学术意义更主要性。而杨振宁、李政道亲密关系的正式分裂,环节在于美1962年美国《纽约客》杂志的一篇文章。这篇文章讲到两人若何研究弱感化中宇称不守恒问题而获得诺贝尔奖的颠末。报导的作者伯恩斯坦与李政道比力熟,杨振宁曾认识到李政道会借助这篇文章来歪曲他们俩人合作的关系。文章定名为“宇称的问题(A Question of Parity)”,英文有双关语的意义,门外汉看起来变成“平等的问题”。 杨振宁读过拜候的稿子,曾请普林斯顿的欧本海默出头具名遏止文章登载,文章仍是登载了。两人终究决裂。江才健还给出了其他可能的缘由,例如在诺贝尔颁奖典礼上的杨振宁的待遇较着高于李政道,杨振宁住最好的房间,李政道的房间就差一点,并且由杨振宁夫人杜致礼和国王走在一路,而不是李政道的夫人秦蕙君,这些也使得李政道耿耿于怀。

虽然作者声称他是公道客观地来描述两边的争论,但作者的全面性十分较着,反而使得杨振宁李政道的关系愈加扑朔迷离。起首,因为李政道的拒绝接管采访,除了几篇已颁发的文献外,作者没有听到李政道对杨振宁的有针对性的辩驳。第二,作者褒杨贬李的立场也流于笔端。例如,作者写道,“若是看1956年杨振宁为了保举李政道到西雅图的华盛顿大学去拜候,给那里的物理系主任曼立写的信上谈到李政道的一句话‘在和别人交往的时候他完全没有侵略性’,就能够领会到李政道回到哥伦比亚大学,后来变成很多哥伦比亚大学研究生中的一霸,明显个性和以前已大有分歧”。(同上,第231页)哥伦比亚大学的物理学后来的式微与李政道容不得强人世接相关。最主要的是,在该书的附录,杨振宁通过发布本人写给两人配合的恩师吴大猷的信,对杨李之争做了完全有益于本人的辩护。

在这封给吴大猷的私家信件中,杨振宁初次向吴大猷申明了他和李政道决裂的大致颠末。他告诉吴大猷,“政道和我的合作,和我们的决裂,都是我终身的大事”。杨振宁对李政道的评价并不高:“政道是一个极伶俐的物理学家,接收能力强,工作十分勤奋。可是洞察力与数学能力略逊一筹,所以1962年当前文章虽写得良多,没有什么出格主要的,没有大影响”,杨振宁认为这恰好是李政道出格在乎宇称不守恒的优先权的缘由地点。他告诉吴大猷,本人从未对李政道作过任何不道德的事,“我能够向吾师演讲的是,1962年以来的27年间,我仍然连结了这个记载”,可是他本人的错误是“若是1956年Parity文章我写了当前,把作者签为Yang and Lee,就不会发生后来的悲剧”。他在信中说本人“多次听到关于李政道乱说的谣言”而没有算计,但李政道没有收敛,不竭地“四周乱讲”。杨振宁把本人和李政道的关系分成4个阶段:初识到1951年的第一阶段,杨振宁自认是李政道的兄长、也是教员;1951年到1957年得诺贝尔奖时亲如兄弟、合作无间,但杨振宁仍然饰演了带路人的脚色。得奖后到1962年的第三阶段,杨振宁描述李政道成名后“政道的心里起了惊骇。他自知对Parity工作贡献很小,极怕世人会说他其实不该得诺贝尔奖,这种惊骇和他的强烈的合作心交错在一路,侵蚀了他的人品”。在这里,杨振宁再一次把李政道放到了次要的位置。第四阶段是两人正式决裂后,李政道“为了庇护他本人,为了蒙混世人,四处漫衍谣言”。杨振宁的这封信的结论是大白无误的,在杨李之争的问题上,李政道无疑饰演了小人的脚色。

杨振宁李政道之争的环节问题是,谁第一个提出宇称不守恒的思惟,谁的贡献最大,而这些明显与小我的人格无关、与小我的资历无关。无论杨振宁本来的资历比李政道老几多,无论杨振宁能否在学业上扶携提拔过李政道,也无论李政道的个性比杨振宁强几多,也无论李政道当前能否作出了更大的贡献,都不克不及间接得出是杨振宁最先提出了宇称不守恒思惟或者贡献更大一些的结论,因而杨振宁不必强调在杨李合作中他是资深的一方,李政道也无须否定杨振宁对他学术旅程上的主要协助。科学史上,科学家对于本人的优先权的抢夺触目皆是。而科学上处于分歧地址、互无沟通的环境下独立多重发觉的现象表白,优先权有时是很难确定的,更况且是两人的科学合作。杨振宁李政道和其他研究θ-τ之谜的科学家,都已经在脑子里闪过宇称不守恒的设法。杨振宁和李政道高于别人的是,他们抢先一步在别人面前当真地思虑了这个可能性,并把它写成一个完整的理论颁发出来,而不像此外科学家那样由于宇称不守恒不合适物理的常识和直觉而闪光的思惟等闲地放过了。若是没有杨振宁李政道二人,此外科学家也会提出宇称不守恒,只不外是时间迟早问题。也许,杨振宁李政道独自都能发觉宇称不守恒现象,但进展有两人合作这么快吗?就杨振宁李政道的合作而言,分析两人的分歧看法来看,很可能宇称不守恒的概念是李政道先想到的,但将其扩展到包含θ-τ之谜在内的所有弱彼此感化的景象而且把它用完整的数学形式表述出来,可能是杨振宁的功绩。

对大都人而言,因而在浩繁的科学家排名榜中,爱因斯坦和牛顿一样被排在很是靠前的位置,其他科学家也位列此中,却经常不见杨振宁的名字。例如,在哈特的《影响人类汗青历程的100名人排行榜》(麦克·哈特,海南出书社,1999)中,爱因斯坦被排在牛顿之后,居所有科学家中的第2位,居所有人物中的第10位,没有杨振宁;在西蒙斯的《科学100人:迄今最有影响的科学家排名》(John Simmons The scientific 100:a rank of the most influential scientists, past and present , Carel Publishing Group, 1996)中,爱因斯坦也被排在牛顿之后,居所有科学家排名的第2位,也没有杨振宁。这是不是表白杨振宁的学术成绩就真的要比爱因斯坦低出很多呢?

在杨振宁的良多列传作者看来,杨振宁目前的学术声望比现实应得的要低,并且跟着时间的延续,他的名声会逐步高涨。这些判断来自于杨振宁所得的一些出名奖项,除诺贝尔物理奖之外,杨振宁于1993年获得美利坚哲学学会颁布的本杰明·富兰克林奖章,获奖缘由是杨振宁传授是自爱因斯坦和狄拉克之后20世纪物理学出类拔萃的设想师,他和李政道、米尔斯(R.Mills)等合作取得的成绩是物理学上的严重事务,是对物理学影响深远和奠定性的贡献;杨振宁1994年获得费城富兰克林学院颁布的鲍威尔科学成绩奖,该奖是美国奖金最高的科学奖,并初次颁给物理学奖,获奖来由是杨振宁的研究对20世纪下半叶根本科学的泛博范畴发生了庞大影响,特别为物理学和现代几何学的成长指了然新的成长标的目的,杨-米尔斯场曾经排在牛顿、麦克斯韦和爱因斯坦的工作之列,必将对将来几代有雷同的影响。

赐与杨振宁更高评价的是高策,他认为在物理学上,杨振宁与爱因斯坦具有划一的地位:“若是说20世纪上半叶爱因斯坦是物理学的旗头,那么下半叶当推杨振宁”。在他撰写的《走在时代前面的科学家-杨振宁》(山西科学手艺出书社,1999)一书中,高策在第一章里,以“与爱因斯坦比肩的物理学家”为题,用对比的手法,从各自的物理学贡献、物理学对数学的贡献、根基物理学思惟、时代布景和特点等几个方面进行阐发,给出了他对杨振宁的这种评价的来由。

在物理学上,爱因斯坦有第一条理的三大贡献:广义相对论、狭义相对论和光量子说,杨振宁也有统一条理的三大贡献:规范场、杨-巴克斯特方程、弱彼此感化宇称不守恒。相对论是关于引力彼此用的理论,规范场是关于引力彼此感化在内的四种力的根基理论,与麦克斯韦电磁理论一脉相承,二者完全能够相提并论。

在数学上,相对论鞭策了非欧几何、量子力学鞭策了希尔伯特空间及一般泛函阐发的成长,杨-米尔斯方程则鞭策了微分几何、杨-巴克斯特方程鞭策了多个数学范畴的成长(1990年国际数学大会上,四位菲尔兹奖获得者中的三位的工作与杨-巴克斯特方程相关)。

在物理思惟上,杨振宁深化了爱因斯坦的对称性安排彼此感化道理、同一场论思惟、物理学几何化思惟、非线性道理。

当然,杨振宁与爱因斯坦所处的布景分歧,气概也各具特色。爱因斯坦处在科学革命的飞腾期,而杨振宁处于科学成长的常规期;他们都该当不止一次获得诺贝尔奖,获得诺贝尔奖的都不是他们的最高成绩;爱因斯坦的声誉很快就达到了颠峰,成为科学神坛的圣人;杨振宁的规范场理论的主要性20年后才逐步被人认识。

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