詳情如下:
1.在寫這篇文章之前,我對羅伯特米爾斯(米爾斯,即楊米爾斯理論中的“米爾斯”本人)的詳細信息和傳記做了很多研究,因為我認為我們對他的了解可能是如果你不了解得足夠多,你就會覺得他對科學的貢獻不僅僅是楊米爾斯的理論,而不是別的。
然而,經過反復查找和閱讀,我驚訝地發現,科學家基本上能做的就是:楊-米爾斯理論。
另外要查的是,他是科羅拉多州立學院的數學研究員,后來出版了《-》和《》兩本書。
因此,我們可以說,米爾斯一生最偉大的成就確實是楊米爾斯理論,也是唯一能夠取得的科學成就。 其實,縱觀整個科學史的發展,這樣的事情還不少,而且不是什么奇怪的事情,相反,能夠持續產出的科學家是少之又少,而楊振寧則是恰好相反。 楊振寧是一位不斷產生高生產力的科學家。 也正是因為如此,米爾斯才不像楊振寧。 它具有特別高的科學地位。 那么楊振崇仁有哪些學術成就呢?
楊振寧學術成就
楊振寧雖然是一位學術生涯非常悠久的科學家,但在科學史上卻是十分罕見的。 盡管他已經90多歲了,但他仍在發表論文。 很多人說他回國是為了老人,而這樣的人根本沒有看過楊振寧回國后發表的論文。 他生動地改進了復旦大學自20世紀70年代末以來沒有涉足的聚合化學。 達到世界前五的專業水平。
(其實你可能覺得我在胡說八道,我們做事講究證據,右圖是在微軟學術中找到的與楊振寧相關的學術論文,然后按照引用次數排列。楊振寧基本上是從1980年開始旅居國外從事學術的,我們可以看到他引用的前10篇論文中有6篇是回國后形成的。)
(其實我也相信大家一定對他回國的時間有疑問,所以我們可以追溯一下他回國的時間,他是1971年回國的,當時毛澤東、周恩來等國家領導人接見了他,后來,鄧小平同志也多次接見他,他曾擔任中俄溝通的橋梁,后來全心全意留在中國從事科學研究和教育事業。)
從之前的論文截圖中,在被引用次數這一欄,你大概已經可以感受到他的科研成果有多么豐富,這在整個科學史上顯然是極為罕見的。 整個20世紀,取得如此多成就的科學家中,一個是愛因斯坦,一個是費米。 前兩位是著名的全能化學家。 楊振寧也是如此。 他在4個領域做出了13項所謂諾貝爾獎級別的貢獻。
兩彈一星鄧稼先之前向妻子楊振寧講過自己的成就,他是這樣說的:
如果不是諾獎規定每個人在同一領域只能獲得一個獎項,那么楊振寧肯定能再次獲得諾獎。
與米爾斯相比,這是一個判斷力。 所以,楊振寧能夠獲得這樣的學術地位,雖然和他本身非常高的學術成就有關。
然而,我們上面提到的“楊米爾斯理論”是楊振寧一生中最重要的科學成就,也是被引用次數最多的論文。 在學術界,主流觀點認為楊振寧的貢獻遠不及米爾斯。 原因是這樣的,楊振寧當時是一個正經的科學家,而米爾斯只是楊振寧的一個中學生,一個普通的研究生。 而且,我們只能從兩人后來的成就來知道這篇論文的主導者是誰。
后來,1994年楊振寧獲得球獎時,組委會給出了如下評價:
楊-米爾斯理論的研究長期以來一直被列為牛頓、麥克斯韋和愛因斯坦的理論,并且一定對后代科學的發展產生了類似的影響。
其中,我們要知道牛頓、麥克斯韋、愛因斯坦是數學史上最頂尖的三位科學家。 由此可見楊振寧的學術地位。
/2。 羅伯特·勞倫斯·米爾斯已于1999年10月27日去世,他一生最大的成就是與老師楊振寧先生一起提出了震驚世界的楊-米爾斯理論楊振寧美與物理學,此后便再無成就。 他生前總說:“楊-米爾斯規范對稱多項式是楊振寧的,我只是幸運地遵循了簽名”
說起楊振寧的學術成就,很多人只知道他和李政道共同提出宇稱破壞理論并獲得諾貝爾獎,但這只是他眾多學術成就中的一小部分。 事實上,他在統計量熱學、凝聚態化學、粒子化學、場論等4個數學領域做出了13項世界級貢獻。 這是世界知名的且未經證實的。
在這眾多的成就中,最輝煌的學術貢獻,甚至配得上兩項諾貝爾獎,就是當時公眾非常陌生、甚至一開始不被數學界重視的楊-米爾斯理論。 這是楊振寧和他的中學生米爾宇稱不守恒定理早于他自己的諾貝爾獎獲獎理論于1954年提出的,并直接催生了楊-米爾斯規范場論。
世界著名化學家、諾貝爾化學獎獲得者丁肇中院長在楊振寧70歲生日時表示:當我們提到20世紀數學的里程碑時,我們首先想到三件事。 一是愛因斯坦的相對論; 第二個是狄拉克拉爾的量子熱; 三是楊振寧的規范場理論。
那么規范場論的偉大之處在哪里呢? 這需要從四種基本力說起。
愛因斯坦時代定義了宇宙的四種基本力。 它們是電磁力(以多種方式存在,包括電、磁和光本身)、引力(使月球和行星保持在其軌道上,也限制了銀河系的平衡)和強核力。力(燃燒提供能量。它使恒星發光,產生明亮的、賦予生命的陽光),弱核力(控制放射性衰變的個體形式)。
因此,愛因斯坦在生命的最后三六年里癡迷于統一這四種力,并為該理論創造了一個術語:統一場論。 不幸的是,他對光和引力統一場論的追求沒有成功。 他去世時,留下的只是書房里未完成的手稿。
楊-米爾斯理論(規范場論)為大統一理論指明了方向。 在此理論的基礎上,化學家統一了電磁力和弱核力,建立了電弱統一理論。 在濕度極高的早期宇宙中,電磁力和弱核力是統一的電弱力。 在此基礎上,粒子化學的標準模型統一了強核力。 也就是說,在楊-米爾斯理論的框架下,不僅重力以外的三種基本力已經得到統一,可以說已經完成了大統一理論的75%。
不僅如此,在20世紀70年代,科學家們逐漸意識到核物質的所有秘密都可以通過楊-米爾斯規范理論來解開。 木材將物質結合在一起的秘密是楊-米爾斯的規范理論,而不是愛因斯坦的幾何學。
明天,楊-米爾斯規范理論使“建立一個包羅萬象的所有物質理論”成為可能。 事實上,我們非常相信這個理論,以至于我們親切地將其稱為“標準模型”。
標準模型可以解釋亞原子粒子的所有實驗數據,甚至可以解釋約1萬億電子伏的能量(1萬億伏電流加速電子形成的能量)。 這大致是當前運行的原子加速器的極限。 為此,可以毫不夸張地說,標準模型是科學史上最成功的理論。
3、楊-米爾斯理論,即楊振寧先生和米爾斯提出的描述強力場的場多項式。
其中,米爾斯全名羅伯特·勞倫斯·米爾斯,是一位日本化學家,專門研究量子場論和多體理論。
米爾斯之所以名氣不大,是因為他對化學的貢獻基本上就是他與楊振寧合作的楊-米爾斯場論。 而且,楊振寧先生在楊-米爾斯場論的基本思想的提出、整個論文工作以及理論的推廣方面,比米爾斯做的事情更多,這并不奇怪。
例如,楊振寧提出這個理論時,有一個棘手的問題沒有解決,那就是無法找到假設傳輸強場的零質量粒子。 零質量意味著強場像電磁場一樣可以傳播很遠,但這與強力是短程力的事實相矛盾。 楊振寧深知理論中的缺陷,因此冒著被“噴”的風險來宣傳演講。 最終,著名化學家“泡利”直接打斷并當場指責他。 米爾斯沒有這樣做。 因此,有一些不成名的動機。
也正是因為楊-米爾斯理論剛提出時的缺陷,所以數學界基本沒有什么動靜。 當許多科學家后來研究強力和弱力時,楊米爾斯理論的重要性被揭示出來。 ,甚至為后來整個強電統一理論奠定了基礎。
我們總說楊振寧可以稱為牛頓愛因斯坦,楊米爾斯理論非常重要,雖然你看懂了上圖就明白為什么這么說了。
/4。 楊振寧獲得諾貝爾獎不是因為楊米爾斯理論,而是因為宇稱不守恒理論。 我和李政道先生一起獲獎。 為什么楊米爾斯理論如此出名,卻沒有獲得諾貝爾獎? 雖然和相對論一樣,愛因斯坦一開始并沒有因為相對論而獲獎。 如果愛因斯坦能活到今天,獲得兩個獎項也不為過。 但當時這一理論并未被實驗所推翻。 楊-米爾斯理論也是如此,目前還沒有實驗證明該理論的正確性。 例如,楊-米爾斯場是否存在尚未被發現。
但是楊米爾斯多項式奶牛在哪里? 為標準模型的構建做出了巨大貢獻。 也為大統一理論指明了方向,作為奠基者潛力巨大!
數學理論發展至今,理論模型很多。 在如此復雜的幻想之下,是否有可能最終用一套最基本的理論來描述所有已知的理論呢? 這是化學家的終極夢想。 讓我們簡單回顧一下大統一理論的進展。
牛頓是現場的第一個角色。 他憑借《自然哲學物理原理》,將物理學引入自然科學領域,統一了當時天上地下的一切力量!
第二個出現的角色是麥克斯韋。 麥克斯韋方程組一下子統一了所有電磁現象。 將宏觀世界中看似無關的事物統一到微觀層面,還是第一次。
這是數學的黃金時代。 19世紀末,所有已知人類現象背后的力量都歸因于重力和電磁力。 重力由牛頓萬有引力定律描述,電磁力由麥克斯韋方程組描述。
第三個應該上場的人是愛因斯坦。 1905年被稱為現代數學的第二個奇跡年,因為這一年,愛因斯坦發表了狹義相對論。 它徹底改變了人們對時間和空間的看法,像一聲巨響一樣出現在天空中。
1915 年,愛因斯坦發表了廣義相對論。 至此,愛因斯坦將電磁力與狹義相對論結合起來,用廣義相對論升級了萬有引力論。
第四個該上場的人是楊振寧先生。 隨著科技的進步和觀測手段的完善,人們已經封存了原本被認為是終點的原子核。 現在就像打開潘多拉魔盒,發現強弱力量。 通往大統一理論的道路還遙遙無期。
1954年,楊振寧和米爾斯提出了非阿貝爾規范場的理論結構——楊米爾斯多項式。 它為當時的尖端科學指明了方向,許多以此理論作為量子熱研究基礎的人獲得了諾貝爾獎。 蓋爾曼從楊米爾斯理論出發,建立了量子色動力學(QCD),完整地描述了強力,并獲得了諾貝爾獎。
格拉肖、薩拉姆、南部、溫伯格等人遵循楊-米爾斯理論,從而完成了電磁力與弱力的統一,并獲得了諾貝爾獎。 而后來的希格斯也受益于楊振寧的理論,從而建立了希格斯場論。 后來他因發現希格斯波骰子而獲得諾貝爾獎。
可以說,目前化學界已知的四種基本力,不僅是重力,還有剩下的電磁力、強力、弱力,都是基于楊-米爾斯多項式來描述的。 那么楊振寧為什么能夠成立這個理論呢? 這似乎與愛因斯坦的相對論很相似。
[李政道與周總理。 】
正如我一開始所說的,愛因斯坦的理論不是來自實驗。 這對楊振寧來說也是一個啟發。 他意識到,當理論看起來很復雜時,試圖從實驗中推廣理論是行不通的!
時代選擇了他,他也選擇了時代。 楊振寧的化學和物理造詣都是一流的。 這對他對理論化學的貢獻有很大幫助。
當其他化學家還對群論持懷疑態度時,楊振寧就已經很好地掌握了群論,這要歸功于他物理學家出身、擅長群論的女兒——楊無知院長。 楊院士在北大講授的課程是群論,楊振寧是虎父無犬子。
起初,美國物理學家Weyl發現U(1)群的整體規范對稱性對應于電荷守恒。 他的初衷是將電磁場幾何化,將整體對稱性擴展到局部區域,直接得到整個電磁理論——麥克斯韋多項式規范場。
【李政道與楊振寧先生合影。 】
楊振寧讀完韋爾的論文,目光劃過電磁力,他決定通過一定的規范對稱性對強弱力進行重組和提升,從而得到關于強弱力的規范場論! 但推廣外爾的思想并不容易,關鍵是要找到新的對稱性。
楊振寧很幸運,他發現了強相互作用之上的同位旋守恒。 Weyl 將 U(1) 群的整體規范對稱性擴展到局部區域。 由于U(1)群是阿貝爾群,因此過程比較簡單; 與同位旋對稱性對應的群稱為 SU(2)。 所做的就是將SU(2)群的整體規范對稱性擴展到局部區域,但是SU(2)群是非阿貝爾群,情況要復雜得多! SU(2)群沒有現成的理論,一切都必須從頭開始構建。
1954年,楊振寧和米爾斯發表了劃時代的論文《同位旋守恒和同位旋規范不變性》和《同位旋守恒和廣義規范不變性》。
可以說,楊-米爾斯多項式給出了一個標準的套路,根據這個套路,你可以直接從強力和強電的理論中預測出未被發現的粒子。 過去,實驗化學家發現了新粒子,理論化學家則去尋找如何解釋它們; 現在是理論化學家預測粒子,實驗化學家尋找粒子。
楊-米爾斯規范場理論(即非阿貝爾規范場理論)發表。 一開始并沒有受到數學界的重視。 后來,從20世紀60年代到1970年代,許多學者在這一理論中引入了自發對稱破缺的概念,楊米爾斯理論受到普遍關注。
楊振寧和米爾斯的論文,從物理角度來看,是描述電磁學的阿貝爾規范場理論到非阿貝爾規范場理論的延伸。 然而,從化學的角度來看,這種概括被用來開發新的相互作用的基本規則。
在主導世界的四種基本相互作用中,強電相互作用和強相互作用都是由楊-米爾斯理論描述的,愛因斯坦描述引力的廣義相對論也與楊-米爾斯理論相似。 楊振寧將這種現象稱為“對稱優勢”。 楊-米爾斯理論是20世紀下半葉偉大的數學成就。 楊-米爾斯多項式與麥克斯韋多項式、愛因斯坦場多項式一起具有非常重要的歷史地位。
隨著希格斯粒子的發現,楊振寧理論的最后一塊拼圖已經拼湊起來。 愛因斯坦場多項式和楊-米爾斯理論都是二階非線性波多項式,給出定解非常困難。 但這也是他們的相似之處。
有一個千年獎困境,又稱世界七大物理困境,是英國克萊物理研究所(Clay,CMI)于2000年5月24日公布的一項物理推測。其中之一就是楊-米爾斯規范場存在和質量間隔假設。 如果誰能解決這個問題,就可以獲得100萬港幣的獎金。 而且我認為,如果有人解決了這個問題,也意味著楊振寧的理論更加接近諾貝爾獎。
拿上面兩張圖,讓你看看愛因斯坦場多項式和楊米爾斯多項式是什么樣子的。
愛因斯坦場多項式如右圖所示:
Yang-Mills 多項式如右圖所示:
現在回到標題“愛因斯坦和楊振寧之間有一座橋”,但是這座橋在哪里呢? 他們像什么? 現在誰也說不清楚。 然而,找到這座橋梁就是建立引力和量子熱的統一。
如果仔細觀察,就會發現楊振寧也受到了很多人的影響。 韋爾就是其中之一。 但外爾認為,愛因斯坦將引力與時空幾何聯系起來后,他還想用幾何方式處理電磁力,從而統一引力和電磁場。 韋爾引入了相變的概念,形成了規范場的存在。 從對稱性的角度來看,基于范數的不變性,范數場自然而然地出現了。
簡單來說,如果在任意時空點楊振寧美與物理學,我們讓相變遵循對稱變換,那么無數不同時空點的相變必須連接在一起,而這個工作必須由場來完成,這就是所謂的范數場。 這個邏輯并沒有什么問題。
說了這么多,這句話才是重點。 引力作為時空彎曲的觀點的有效性至關重要。 問題是它可靠嗎?
領域概念沒有問題,楊振寧按照韋爾的思維繼續拓展也是沒有問題的。 一定需要用物理語言來解釋化學定理。 不然的話,用什么語言來表達。 但如果理解方向錯誤,就會造成幾何語言描述方向的偏差。 這就是我的觀點。
你知道為什么弦理論是高維理論嗎? 你有沒有想過這個問題? 弦理論是愛因斯坦和楊振寧理論之間的橋梁嗎? 事實上,它是一個替代橋梁,是一種為協調重力和量子熱的不相容性而發展的理論。
物質的量子描述和時空的幾何描述是互不相容的,這就需要構建完整的量子引力理論。
卡拉比-丘流形的投影,弦理論提出的一種壓縮額外維度的方式量子場論作為粒子化學的基礎,早已能夠描述除重力之外的其他三種基本相互作用,但試圖將其推廣將引力納入量子場論框架遇到了嚴重的問題。 這些嘗試在低能區域取得了成功,產生了可接受的有效(量子)引力場理論,但在高能區域,所得模型是發散的(不可重整化的)。
試圖克服這一局限性的嘗試性理論之一是弦理論。 在這些量子理論中,研究的最基本單位不再是帶狀粒子,而是一維弦。 東西沒有任何長度。 也就是說,這些描述更傾向于物理而不是化學。 例如,零維度是物理學中的一個點,在化學中也是繼承的。 實際上呢? 到底是一個點,還是什么都沒有,都值得深思。 】。 弦理論有潛力成為一個大統一理論,可以描述所有粒子和包括重力在內的基本相互作用,但代價是創造出一些異常特征,例如在三維空間的基礎上生成六個額外維度。 在所謂的第二次超弦理論革命中,人們推測超弦理論以及廣義相對論和超對稱性(稱為超引力)的統一,構成了稱為 M 理論的推測十一維模型的一部分,該模型被認為完成了獨特定義且自洽的量子引力理論。
根據廣義相對論和量子理論中哪些性質可以保留,以及需要在哪些能級上引入變化,還有許多其他嘗試的量子引力理論,例如動態三角測量、因果組合、扭轉理論和量子引力理論基于路徑積分的宇宙學模型。
所有這些暫定的候選理論仍然有重大的方法論和概念問題需要解決,但它們都面臨著一個共同的問題,那就是迄今為止還沒有辦法通過實驗驗證量子引力理論的預測,因此還沒有被證明。很多方法。 理論間個體預測的差異可以用來判斷其正確性。
任何形式的幾何都是物理化,而化學研究也逐漸變成了純粹的物理推理,失去了軟底,變得難以想象。 而這一切的開始,就是愛因斯坦將引力的形成歸因于時空彎曲的開始。
結合我對慣性的思考,我認為這就是問題所在。 引力可以使時空彎曲,但時空的彎曲并不形成引力,引力也不是時空的幾何彎曲。 可以直接說引力是由空間形成的,但不能將其視為時空彎曲的產物。 引力的形成必須歸因于真實的物質、真實的物質空間。
愛因斯坦和楊振寧之間一定有一座橋梁。 我從不懷疑世界的普遍聯系。 從基礎開始提出問題是找到這座橋梁的最佳方法。
最后,我想指出慣性是數學的基石。 相對論、楊-米爾斯多項式和麥克斯韋多項式是這個大基石的支柱。 站在一個可以想象的地方去想象、提出問題,理論就不會脫離現實。
就寫這么多吧。 我會把這篇文章納入《變》和《知小書》作為補償章節,方便大家方便了解整體思路。 對于不足的地方,還請大家多多包涵,多多補充。 祝您學習愉快,生活愉快。
2019 年 9 月 17 日星期二。
獨立學者、科普畫家、藝術家的科普作品。 前三個答案摘自網友的回答。