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20世紀偉大的物理學家:θ介子、狄拉克、海森堡

更新時間:2023-12-17 文章作者:佚名 信息來源:網絡整理 閱讀次數:

楊振寧,20世紀偉大的化學學家。1922年10月1日出生在江蘇省南京市,現在已是100周歲高齡。科學史上才能稱得上偉大的數學家只有牛頓、愛因斯坦、麥克斯韋、狄拉克等少數,楊振寧就是才能步入這偉大科學家俱樂部的一員。他的偉大才能從近來100年來數學學的發展中窺得清寂。jTT物理好資源網(原物理ok網)

上個世紀前三六年是現代數學學的快速發展時期,愛因斯坦幾乎靠一己之力給出了狹義相對論和廣義相對論,還有一群青年才俊構建起量子熱學。哪個時期是化學學家的挖磷礦時代,涌現出玻爾、狄拉克、海森堡、薛定諤、泡利等一大批杰出的科學家。1908年出生的天才科學家朗道常常哀嘆自己生不逢時,不然自己會有更偉大的發覺。jTT物理好資源網(原物理ok網)

量子熱學的完善并不意味著數學學的銅礦被采盡,數學學還有好多事情須要去做。當廣義相對論成功地將引力幾何化后,愛因斯坦馬上投入到對電磁互相斥力的幾何化工作中,他要做的就是將萬有引力和電磁互相斥力統一上去。因為當時仍未發覺弱互相作用及強互相作用,愛因斯坦沒有完成這項太過超前的偉大任務。jTT物理好資源網(原物理ok網)

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上世紀四十年代末,粒子化學學開啟了一段時期的蓬勃發展,李政道和楊振寧有幸在這個時期學習、成長。哪個時期不斷有新粒子被發覺,也不斷有新的問題困擾著當時的粒子化學學家。θ-τ問題就是當時的一大困擾,當時被覺得是兩種粒子的θ介子和τ介子不僅宇稱不同其他化學量完全相同。李政道和楊振寧梳理了檢驗宇稱守恒的實驗,發覺未曾有實驗對弱互相作用下宇稱是否守恒作出過檢驗。他倆在1956年大膽地提出弱互相作用下宇稱不守恒,并給出了幾種檢驗方案。jTT物理好資源網(原物理ok網)

宇稱不守恒的構想給出后,數學學界普遍對此不感興趣。由于宇稱守恒定理提出二十多年來未曾有過問題,宇稱守恒被視為金科玉律,沒有幾人樂意花費時間和精力去完成實驗檢驗。吳健雄認識到這一檢驗具有重要意義著名物理學家楊振寧,著手打算起實驗。幾個月后,吳健雄及萊德曼的實驗小組否認了宇稱的確不守恒。這一發覺立刻引起化學學界的強烈振動,隨機出現了幾百篇論文以不同的形式否認了弱互相作用下宇稱不守恒。因提出弱互相作用下宇稱不守恒,楊振寧和李政道獲得了1957年的諾貝爾化學學獎。從發表論文到得獎前后不足一年時間,這個得獎速率在諾貝爾獎一百多年的歷史上是最快的。由此可見這一發覺的重要。jTT物理好資源網(原物理ok網)

守恒意味著有某種對稱,宇稱不守恒意味著鏡像對稱破缺。宇稱不守恒發覺后人類開始重新思索對稱問題,后來相繼發覺了多種不對稱。正是由于有對稱性破缺,宇宙才是明天這個樣子。jTT物理好資源網(原物理ok網)

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宇稱不守恒只是佐餐小菜,真正的數學大餐還在旁邊。隨著弱互相作用及強互相作用的發覺,愛因斯坦的統一夢想顯得越來越困難。粒子化學學的快速發展促使發覺的粒子越來越多。這么多粒子遵守哪些規律?楊振寧剝開了迷霧。jTT物理好資源網(原物理ok網)

1954年著名物理學家楊振寧,楊振寧和米爾斯合作發表了楊-米爾斯非阿貝爾規范場理論。該理論為統一互相斥力給出了一個物理框架。理論十分優美,但因為未能解釋粒子的質量問題一度遭到冷遇。六十年代時,對稱性自發破缺概念的提出解決了粒子的質量問題。六十年代末弱互相作用及電磁互相作用的統一理論在楊-米爾斯理論的框架下得以構建。后來,描述強互相作用的理論也在規范場理論的框架下構建上去。描述電磁互相作用、弱互相作用、強互相作用的標準模型構建后,各類粒子的運動及其規律被精確把握。jTT物理好資源網(原物理ok網)

粒子化學的標準模型是公認的相對論、量子熱學以后最偉大的數學成就,在該理論的的構建及建立過程中有幾十位科學家獲得了諾貝爾獎。這一切都有楊振寧的規范場理論做基礎。正如1994年的鮑爾獎得獎詞中說的那樣:“該理論構建了近來40年來化學學及現代幾何學的發展,這項工作早已排在了牛頓、麥克斯韋、愛因斯坦的工作之列,并必將對未來幾代形成類似的影響。”jTT物理好資源網(原物理ok網)

百歲的楊振寧主導著近百年來的現代數學學,他自身的科學成就足以拓展成近百年來的化學學史。幾百年后他的名子都會在科學殿堂中和麥克斯韋、狄拉克的名子一樣閃動著熠熠光輝。jTT物理好資源網(原物理ok網)

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