在人類科學(xué)史的輝煌長河中,有一位奶奶以其卓越的貢獻(xiàn)和傳奇的人生,成為了一座令人欽佩的壯歌。他就是知名數(shù)學(xué)學(xué)家、諾貝爾獎(jiǎng)得主楊振寧。
1957年,與李政道因共同提出宇稱不守恒理論而獲得諾貝爾化學(xué)學(xué)獎(jiǎng)。
我們平時(shí)說的《自然》雜志,是最具權(quán)威性的科學(xué)刊物之一,《自然》雜志在21世紀(jì)開始之際,推選出過去1000年影響世界的20位化學(xué)學(xué)家,楊振寧位列第18,這是實(shí)至名歸的,由于楊振寧的成就完全可以擔(dān)此佳績。
楊振寧在35歲的時(shí)侯就獲得了諾貝爾化學(xué)學(xué)獎(jiǎng),但是得獎(jiǎng)的宇稱不守恒并不是楊振寧的最高成就,楊振寧一生有十幾個(gè)研究結(jié)果都可以獲得諾貝爾獎(jiǎng),最負(fù)盛名的是楊振寧和米爾斯一起提出來的“楊-米爾斯規(guī)范場論”。
楊-米爾斯場理論是楊振寧在20世紀(jì)50年代提出的一種規(guī)范場理論,它描述了基本粒子的互相作用。在楊-米爾斯場理論中,楊振寧引入了非阿貝爾的規(guī)范群,這是對(duì)量子熱學(xué)中的對(duì)稱性的重要擴(kuò)充。
這個(gè)理論為后來的粒子化學(xué)學(xué)中的標(biāo)準(zhǔn)模型奠定了基礎(chǔ),標(biāo)準(zhǔn)模型描述了三種基本粒子的互相作用:夸克、輕子和電磁波。楊-米爾斯場理論是標(biāo)準(zhǔn)模型的重要組成部份。
在20世紀(jì)50年代,化學(xué)學(xué)家們對(duì)原子核中的質(zhì)子和中子之間的互相作用進(jìn)行了研究楊振寧獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng),發(fā)覺它們之間存在一種稱為“強(qiáng)互相作用”的力。
然而,這些力與當(dāng)時(shí)已知的牛頓萬有引力和電磁力存在很大的不同。為了描述這些力,化學(xué)學(xué)家們引入了一種新的理論,即量子色動(dòng)力學(xué)。但是,雖然量子色動(dòng)力學(xué)才能描述強(qiáng)互相作用,但它存在一些問題,比如難以解釋正反物質(zhì)不對(duì)稱等現(xiàn)象。
在這個(gè)背景下,楊振寧在1954年提出了楊-米爾斯場理論,這個(gè)理論將電磁力和強(qiáng)互相作用統(tǒng)一上去,并引入了一種新的對(duì)稱性——規(guī)范對(duì)稱性。這個(gè)理論的提出導(dǎo)致了化學(xué)學(xué)界的廣泛關(guān)注,并為后來的粒子化學(xué)學(xué)中的標(biāo)準(zhǔn)模型奠定了基礎(chǔ)。
在粒子化學(xué)學(xué)領(lǐng)域,楊振寧的貢獻(xiàn)不僅僅局限于楊-米爾斯場理論,他還提出了許多其他重要的理論,比如非對(duì)角長程序等。這種理論的提出為后來的粒子化學(xué)學(xué)和匯聚態(tài)化學(xué)學(xué)的研究提供了重要的思路和工具。
楊振寧以前說科學(xué)研究是人類文明進(jìn)步的基石,從事科學(xué)研究工作是一件既有挑戰(zhàn)性又有成就感的事。后來還說科學(xué)是人類認(rèn)識(shí)世界的最有效工具,科學(xué)家們除了創(chuàng)造了知識(shí),還傳播了科學(xué)的思維方法和科學(xué)的精神。
經(jīng)過楊振寧對(duì)科學(xué)的想法和心態(tài),我們就曉得他是一個(gè)在數(shù)學(xué)學(xué)界的大師,但是是一個(gè)當(dāng)之無愧的大師。
楊振寧除了提出了楊-米爾斯場理論,他還有更多的科學(xué)理論,對(duì)人類的科學(xué)技術(shù)有著深刻的影響。
宇稱是化學(xué)學(xué)中的一個(gè)概念楊振寧獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng),它表示兩個(gè)粒子之間的對(duì)稱性。在20世紀(jì)50年代之前,科學(xué)家們覺得宇稱是守恒的,也就是說,假若一個(gè)粒子在某種變換下與另一個(gè)粒子對(duì)稱,這么這兩個(gè)粒子的宇稱也是對(duì)稱的。
然而,楊振寧和李政道在1956年提出宇稱不守恒定理,即在一個(gè)互相作用中,假如參與的粒子數(shù)目足夠多,這么宇稱就不再守恒。這個(gè)理論的提出引發(fā)了數(shù)學(xué)學(xué)界的震驚,也為后來的粒子化學(xué)學(xué)的發(fā)展提供了重要的思路。
在20世紀(jì)70年代,楊振寧提出了相變理論。相變是指物質(zhì)從一種狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N狀態(tài)的過程,例如水的冰點(diǎn)和沸點(diǎn)之間的轉(zhuǎn)變。相變理論是研究相變現(xiàn)象的一種理論,它涉及到數(shù)學(xué)學(xué)中的統(tǒng)計(jì)熱學(xué)和熱力學(xué)等領(lǐng)域。
楊振寧在20世紀(jì)70年代提出了知名的楊-特雷納多項(xiàng)式,這個(gè)等式描述了相變現(xiàn)象中的對(duì)稱性和守恒定理。相變理論的應(yīng)用范圍十分廣泛,包括材料科學(xué)、生物學(xué)、地球科學(xué)等領(lǐng)域。
楊振寧除了在科學(xué)領(lǐng)域有著巨大的貢獻(xiàn),他在教育當(dāng)面也是非常注重中小中學(xué)生的數(shù)學(xué)教育。每一個(gè)讀過書的人,就會(huì)承認(rèn)楊振寧在科學(xué)領(lǐng)域的貢獻(xiàn)是巨大的,而且他是現(xiàn)今在世的化學(xué)學(xué)家第一人,當(dāng)之無愧。