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杨振宁是当代最伟大的科学家吗 都说杨振宁是目前顶级的科学家,那他有哪些伟大成就?

杨振宁是当代最伟大的科学家吗 都说杨振宁是目前顶级的科学家,那他有哪些伟大成就?

网友提问:

都说杨振宁是目前顶级的科学家,那他有哪些伟大成就?

优质回答:

杨振宁是因弱相互作用下宇称不守恒而获得了诺贝尔物理学奖,宇称不守恒影响对物理学产生了重大影响,所以杨振宁和李政道的宇称不守恒设想获得实验验证后,当年就获得了诺贝尔奖。这个获奖速度在100多年诺贝尔奖史上是空前绝后的,足以见得这项成就的重大。

弱相互作用下宇称不守恒并不是杨振宁的最大科学贡献,杨振宁之所以伟大是因为他的杨-米尔斯方程。杨-米尔斯理论对绝大多数人来说非常的遥远,很少能够看到介绍这个理论的文章,因为这个理论太伟大了,要介绍这个理论需要上升到能够看到几乎整个物理学的高度。类比一下,若是给公众科普黑洞,只需要物理学的少部分概念即可。

说杨振宁伟大,首先需要明白为什么牛顿、麦克斯韦、爱因斯坦是伟大的。牛顿是他那个时代物理学的集大成者,天上物体的运动和地上物体的运动都可以用牛顿给出的几个简单优美的公式描绘出来。物理学就是要用尽可能少的公式涵盖更广泛的现象,牛顿统一了天上的力和地上的力,这是物理学史上的第一次大统一。

牛顿之后,电、磁、光的错综复杂乱象被麦克斯韦用四个方程理清了,麦克斯韦统一了电、磁、光,可以解释当时已知的所有电磁问题,包括我们熟悉的弹力、摩擦力,其背后的根源也是电磁相互作用。

麦克斯韦方程组是伟大的,可是这个方程组居然在伽利略变换下不协变,用麦克斯韦方程组得出的光速居然看不到是相对于哪个参考系的。爱因斯坦出马解决了这个问题,那就是爱因斯坦的狭义相对论。

狭义相对论给出了牛顿力学的适用范围,也确立了麦克斯韦方程组的正确性。不过还有一件头疼的事情没有得到解决,那就是万有引力问题。爱因斯坦又用了十年的时间给出了广义相对论,至此万有引力问题告一段落。

万有引力问题解决后,爱因斯坦没有停歇,因为他看到了物理面前的一个新的大问题,那就是万有引力与电磁相互作用力的统一。爱因斯坦在晚年时期将大量的精力投入到统一万有引力和电磁相互作用的工作上,不过他没有成功。并且,人们还在原子核内部发现了另外两种相互作用——弱相互作用和强相互作用,在当时,科学家甚至还不知道强相互作用和弱相互作用该如何描述。

这时候杨振宁用他的理论指引了方向。1954年,杨振宁发表了他的杨-米尔斯规范场论,这个理论没有直接给出如何描述相互作用,盖尔曼、温伯格等几位非常杰出的科学家用这套理论做框架给出了描述强相互作用的量子色动力学以及弱电统一理论(弱相互作用和电磁相互作用的统一)。至此可以看到,四种相互作用中的电磁相互作用、弱相互作用、强相互作用都是在杨振宁的规范场理论框架下完成的。

1994年,杨振宁因规范场理论获得了鲍尔奖。授奖词中称赞杨振宁的工作排在了牛顿、麦克斯韦、爱因斯坦的工作之列。杨振宁虽然不能和他们一样伟大,但配得上鲍尔奖的评价,他是爱因斯坦之后最杰出的几位物理学家之一,也是当今在世的最伟大的物理学家,没有之一。

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杨振宁是因为弱相互作用下宇称不守恒理论一举获得诺贝尔物理学奖的。然而,这还不是他的最高成就,他还有更多开创性的研究。

比如,相变理论的研究他早了其他同仁十余年之久,在后来引发了爱因斯坦的高度关注。他的杨- Baxter方程,超导体磁通量子化的理论解释,杨- Mills规范场论等诸多理论,在后来的物理学研究中被广泛运用,成了现代物理科学的基础理论。

其中,杨-米尔斯理论是杨振宁最大的贡献,这是现代规范场论和粒子物理标准模型的基础。

物理学家到底在研究什么?

自然界中有各种各样的现象,有跟物体运动相关的,有跟声音、光、热相关的,有跟闪电、磁铁相关的,也有跟放射性相关的等等。物理学家们就是去研究各种现象背后的各种规律,然后得到了大一堆关于力学、声学、光学、热学方面的定律。

但是物理学家们并不满意,因为各种定律太多了!想想看,如果每一种现象都要用一种定律来描述,那就相当于你去买苹果要带一杆秤,去买梨要换一杆秤,去买大米的时候又要换另一杆秤,你得准备多少秤阿。所以物理学家就有一个理想:用更少的定律来描述更多的现象。把一些表面上看起来毫不相关的现象用同一种理论去描述,或者最终用一套理论来描述所有的已知现象。简单来说,物理世界最好也只用一杆秤。

这个事情,本质上来说其实就跟秦始皇要统一六国一样,不允许有各自为政的国家存在,必须让所有人遵守同样的法令,用同样的语言和文字,同样的度量衡,这样麻烦才少。所以物理学家位一直在不孜孜不倦地追求最终的统一之路。

统一,统一,还是统一!

首先,牛顿统一了天上和地上的力。其次,麦克斯韦统一了电、磁、光。

于是,到了19世纪,随着人们对微观世界研究的深入,许多在宏观上风牛马不相及的东西,在微观层面上却很好地统一了起来。比如支持力、弹力、摩擦力之类的东西,在宏观上它们确实是不同的东西,但是到了微观层面,这些乱七八糟的力全都是分子间作用力形成的,而分子间作用力本质上就是电磁力。再深入,这些分子、原子运动的快慢,在宏观层面上居然体现为温度,然后热现象就变成了一种力学现象。所以,到了19世纪末,人类所有已知现象背后的力就都归结为引力和电磁力,其中引力由牛顿的万有引力定律描述,电磁力由麦克斯韦方程组描述。

但是问题也随之出现了,那就是麦克斯韦方程组和牛顿力学这套框架居然是矛盾的,难道是他们谁错了?爱因斯坦老先生研究了一下,说麦克斯韦方程组没毛病,牛顿的力学框架有问题。于是爱因斯坦熬夜升级了一下牛顿的力学的框架,在新框架下跟麦克斯韦方程组就不冲突了,这套升级后的新框架后来有了一个响亮的名字——狭义相对论(我们称新秤)。

让爱因斯坦都头疼的难题

在狭义相对论下,麦克斯韦方程组不用做任何修改就能直接用新秤称。另外,牛顿力学里有些东西虽然不能直接搬过来秤,但是稍微修改一下就可以用新秤称。但也有一类东西,无论怎么改都没办法用新秤称,我们暂时叫它——刺头。

刺头很让人很头痛,不过好在就一个,它就是——引力。牛顿的万有引力定律装在牛顿力学的秤称一点问题没有,但不管怎么改,它就是没办法狭义相对论这杆秤称,那要怎么办呢?于是爱因斯坦另辟蹊径,另外提出了一套新理论来描述引力,这相当于给“引力”单独准备了另一杆秤。结果这套新“引力”理论大获成功,而且爱因斯坦提出这套新理论的方式跟以往的物理学家们提出新理论的方式完全不一样,这种新手法带来梦幻般的成功惊呆了全世界的物理学家,然后爱因斯坦就成了神一般的人物,这套新理论后来也有了一个响亮的名字——广义相对论。

至此,爱因斯坦用狭义相对论安置好了电磁力,用广义相对论驯服了引力之后,接下来要做的事情就很明显了:要统一引力和电磁力,就像当年麦克斯韦统一电、磁、光那样,毕竟用一套理论解释所以的物理现象是物理学家们的终极梦想。

然而,爱因斯坦穷尽他的后半生都没能统一引力和电磁力。不仅如此,随着实验仪器的进步,人们撬开了原子核,在原子核内部又发现了两种新的力:强力和弱力。这下可好,不但没能统一引力和电磁力,居然又冒出来两种新的力。所以,摆在科学家面前的局面又变成了有四种力:引力、电磁力、强力和弱力各自为战,并且强力和弱力都暂时还没有称它的秤,说统一就更谈不到了。

直接说结论:现在强力就是用杨-米尔斯理论描述的,弱力和电磁力现在已经实现了完全的统一,统一之后的电弱力也是用杨-米尔斯理论描述的。也就是说,在四种基本力里,除了引力,其它三种力都是用杨-米尔斯理论描述的,所以你说杨-米尔斯理论有多重要?你说杨振宁的成就有多伟大?

杨振宁是世界上最伟大的物理学家之一

除了上面的贡献,杨振宁在粒子物理学,统计力学和凝聚态物理等领域同样做出了里程碑式的贡献。他甚至提出过其他诸多理论和模型,虽然在当时他提出的很多内容无法用实验来验证正确与否,但随着近些年来科学技术他的越来越多的理论都得到了证实。他的成就足以睥睨世界科学史上任何一位伟大的科学巨匠,人们将他与爱因斯坦并举,说他是在世最伟大的物理学家之一,他是实至名归!

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杨振宁毫无疑问是全世界最伟大的科学家之一,他是当今物理学界泰斗级人物。那么,杨振宁在物理学领域有过哪些重要贡献呢?他在人类史上最伟大的物理学家中能够排上名号吗?

宇称不守恒原理

一直以来,物理学家认为宇称守恒定律始终是成立的。但θ-τ的衰变似乎打破了这个定律,对此,杨振宁和李政道共同提出,宇称守恒定律在弱相互作用中会被打破。很多物理学家不相信宇宙是不守恒的,泡利也是这样坚信,他表示“上帝不会是个左撇子”。

然而,就在次年,吴健雄的实验没有得到对称结果,这证实了宇称不守恒原理成立。从此之后,人们开始认识到物理定律并不是完全对称的。宇称破缺的发现,成为后来物理学家建立粒子物理标准模型的一个基础。由于这个重大突破,宇称不守恒原理被证明的那一年,杨振宁和李政道就被授予诺贝尔物理学奖。

杨-米尔斯理论

另一方面,杨振宁最重要的成就其实是未获得诺奖的杨-米尔斯理论,这就如同爱因斯坦没有因为相对论而获得诺奖那样。杨-米尔斯理论在现代物理学中有着举足轻重的作用,该理论深刻地影响了20世纪中叶以后物理学的发展。

在19世纪,麦克斯韦认识到电学和磁学在本质上是相同的东西,他创立了电磁学,这是物理学上的第一次统一。进入20世纪之后,物理学家发现了除了引力和电磁力之外的另外两种基本力——弱核力和强核力。物理学家希望,就像电磁场方程组能够统一电力和磁力那样,一个大统一理论就能描述所有的四种基本力。

爱因斯坦在创立广义相对论之后,试图把引力和电磁力统一在一起。但直到他去世,这项工作都没能完成。

直到1954年,爱因斯坦去世的前一年,杨-米尔斯理论的提出为大统一理论指明了方向。基于杨-米尔斯理论,物理学家统一了电磁力和弱核力,创立了电弱统一理论。在温度极高的早期宇宙中,电磁力和弱核力是统一的电弱力。以此为基础,粒子物理标准模型又把强核力统一进去。也就是说,在杨-米尔斯理论的框架下,除了引力之外的三种基本力已经得到统一。

除此之外,杨振宁还在统计力学、凝聚态物理学方面取得过突出贡献,有些甚至也是诺奖级的,比如杨-巴克斯特方程,这是杨振宁的第三大物理学成就。正因为杨振宁在物理学中做出了诸多开创性的贡献,他被公认为一代物理学大师,当今第一,足以跻身史上最伟大物理学家的前20名。

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杨振宁在35岁的时候就和李政道一起获得了诺贝尔物理学奖,在此之后杨振宁又和米尔斯合作提出了“杨-米尔斯方程”,为后来的粒子物理学标准模型奠定了基础,以至于相当长一段时间内粒子物理学界的诺贝尔奖几乎都和杨振宁的理论有关系。

虽然杨振宁只获得过一次诺贝尔奖,但他却有着众多诺贝尔奖级别的科研成果,以“杨-米尔斯”方程为核心的标准模型理论创造性的把强相互作用力,弱相互作用力以及电磁力统一到了一起,从此只需要一个理论就能解释和描述三种基本作用力。

爱因斯坦晚年曾致力于大统一理论的研究工作,想要把宇宙中的强力弱力引力和电磁力用一个理论来描述和制约,但该理论的构建难度太大,一直到爱因斯坦去世都没能完成,而杨振宁的“杨-米尔斯方程”直接统一了四大基本作用力中的三种,可谓前无古人后无来者,成就之伟大不言而喻。

需要指出的是杨振宁一直都是一位爱国科学家,只不过他研究的是理论物理而不是应用物理,年轻的时候回国并不会有什么大作为,因为当时的国内百废待兴,没有能力支撑杨振宁的理论物理研究,但晚年的杨振宁在功成名就之后拉动了一大批在国际上享有盛誉的科学家回到中国发展工作,唯一的图灵奖华人获得者姚期智就是被杨振宁“带回来”的。

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杨振宁,1922年10月1日生于安徽合肥三河镇,清华大学高等研究院教授,香港中文大学教授,是中国科学院院士、美国科学院院士、中央研究院院士、俄罗斯科学院院士、教廷宗座科学院院士、巴西科学院院士、委内瑞拉科学院院士、西班牙皇家科学院院士、英国皇家学会会员等。

1949年,与恩利克·费米合作,提出基本粒子第一个复合模型。1956年与李政道合作,提出“弱相互作用中宇称不守恒理论”,共同获1957年诺贝尔物理学奖。1997年紫金山天文台将其发现的一颗国际编号为3421号的小行星命名为“杨振宁星”。

2017年2月,已放弃外国国籍成为中国公民的原中国科学院外籍院士杨振宁正式转为中国科学院院士。2018年4月16日当选西湖大学校董会名誉主席。

他的研究方向及学术成果非常多:如相变理论、玻色子多体问题、杨-Baxter方程、超导体磁通量子化的理论解释、弱相互作用中宇称不守恒、时间反演、电荷共轭和宇称三种分立对称性等等。大约300篇发表于《物理评论》《物理评论通讯》等刊物上。

当然,现今说起杨振宁肯定不能与另外二个人分开,一个是她的现任妻子翁帆,另一个就是我们熟知的“两弹元勋”邓稼先。

翁帆,1976年7月出生在广东潮州。从汕头大学毕业后,先是到汕头一家企业工作, 但翁帆一个多月后就离开那家公司,到深圳一家高尔夫俱乐部工作。她在深圳工作了3年,其间与香港一个普通公司的职员在香港办理了结婚手续,但这段婚姻只持续了不到两年就宣告破裂。此后翁帆报考研究生,并考进广东外语外贸大学翻译系硕士班。2004年12月24日,世界著名物理学家、诺贝尔奖获得者杨振宁教授与未婚妻翁帆来到广东省汕头市民政局涉外婚姻登记处办理结婚登记手续。

也就是说2004年的时候,82岁的杨振宁与28岁的翁帆登记结婚了。以杨振宁的年纪和身份,作出如此”骇人听闻”的决定,直接引发了一场”地震”。这种情况在国外可能大家接受起来还是比较容易的,但在中国这种情况大部分人是无法接受的,在网上还出现了很多调侃他们的段子。

邓稼先是九三学社社员,中国科学院院士,著名核物理学家,中国核武器研制工作的开拓者和奠基者,为中国核武器、原子武器的研发做出了重要贡献。

在中国我们经常拿邓稼先与杨振宁做比较。20世纪中期,邓稼先与杨振宁就读于祟德中学,两人成了最要好的同学和朋友。杨振宁的学业成绩在班里名列前茅,邓稼先很崇拜他。杨振宁以大哥的身份关照邓稼先。受杨振宁的影响,邓稼先在物理、数学等课程中的才智也发挥了出来。杨振宁与邓稼先几乎形影不离。抗日战争爆发后,两个先后来到西南联合大学学习。1945年8月,抗日战争胜利不久,杨振宁考入美国芝加哥大学物理系,攻读博士学位。1946年初秋,22岁的邓稼先毕业后,被北京大学物理系聘为助教。次年,邓稼先考取留美研究生。行前,他征求在美国就读的杨振宁的意见,问到哪所大学就读较为合适。杨振宁建议他到普渡大学去。后来,杨振宁还帮助邓稼先申请到了普渡大学博士研究生的入学许可。1948年10月,邓稼先与杨振宁的弟弟杨振平结伴,从上海乘船前往美国。邓稼先顺利地进入美国印第安纳州的普渡大学研究院,读物理系。1950年8月,邓稼先获得了博士学位。1950年8月29日,邓稼先与留学美国的100多名学者一起,历尽艰辛,奔向新中国的怀抱。从此,邓稼先便和在美国的杨振宁天各一方,长时间失去了联系。

从中国人民的感情上来讲邓稼先对我们的影响大一些,但杨振宁对中国也是有很大贡献的。

1、为中国献计献策

1971年,杨振宁在美国好几个城市举行演讲,许多美国人,因为受他的影响,开始对中国持友好态度,并愿意同中国亲近;一些美籍华人学者,纷纷回国探访,为祖国的科技教育事业献计献策。

2、保钓运动的精神导师

1971年上半年,杨振宁参加保钓运动。作为海外华裔科学家访问新中国的第一人,他1971年甫一回美,即应“保钓”学生的邀请,穿梭在全美各高校演讲,以所见中国不屈不挠之精神示于学生,感染了一批热血青年立下报国之念,被称为保钓运动的精神导师。

3、推动中美高校交流

1974年,杨振宁利用回上海探亲的机会,开始了与复旦大学谷超豪等十几位教师长达数年富有成果的合作,推动美国纽约州立大学石溪分校同复旦签订交流协议。

4、建议加强科普工作

1975年,杨振宁向周恩来建议加强科普工作,并建议引进《科学美国人》中文版版权。在邓小平等领导的关心下,这本刊物进入中国,成为改革开放后我国第一本版权合作的期刊,即《环球科学》前身。《科学美国人》是世界上历史最悠久、连续出版时间最长的杂志,影响了数代精英人群。

5、为支持中国设立了CEEC奖金

1981年,杨振宁在美国石溪分校设立了CEEC奖金,从美国和香港募集资金,专门支持中国各大学、各研究所人员到石溪做访问学者,到90年代初,共有80余名中国学者得到此奖金支持成功赴美,其中绝大部分按时回国到原单位服务。

在他人生的漫长岁月里,他没有做过对不起袓国的事,相反他对袓国的发展是做出了供献的,对中华民族是有感情的,是值的我们肃然起敬的。

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