百歲楊振寧，百年物理學史

楊振寧，20世紀偉大的物理學家。1922年10月1日出生在安徽省合肥市，如今已是100周歲高齡。科學史上能夠稱得上偉大的物理家只有牛頓、愛因斯坦、麥克斯韋、狄拉克等少數，楊振寧就是能夠進入這偉大科學家俱樂部的一員。他的偉大能夠從最近100年來物理學的發展中窺得一隅。

上個世紀前三十年是現代物理學的快速發展時期，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，還有一群青年才俊建立起量子力學。那個時期是物理學家的挖金礦時代，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經常感嘆自己生不逢時，不然自己會有更偉大的發現。

量子力學的建立并不意味著物理學的金礦被采盡，物理學還有很多事情需要去做。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相互作用力的幾何化工作中，他要做的就是將萬有引力和電磁相互作用力統一起來。由于當時尚未發現弱相互作用及強相互作用，愛因斯坦沒有完成這項太過超前的偉大任務。

上世紀四十年代末，粒子物理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。那個時期不斷有新粒子被發現，也不斷有新的問題困惑著當時的粒子物理學家。θ-τ問題就是當時的一大困惑，當時被認為是兩種粒子的θ介子和τ介子除了宇稱不同其他物理量完全相同。李政道和楊振寧梳理了檢驗宇稱守恒的實驗，發現從未有實驗對弱相互作用下宇稱是否守恒做出過檢驗。他倆在1956年大膽地提出弱相互作用下宇稱不守恒，并給出了幾種檢驗方案。

宇稱不守恒的設想給出后，物理學界普遍對此不感興趣。因為宇稱守恒定律提出二十多年來從未有過問題，宇稱守恒被視為金科玉律，沒有幾人愿意耗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，著手準備起實驗。幾個月后，吳健雄及萊德曼的實驗小組證實了宇稱的確不守恒。這一發現立即引發物理學界的強烈震動，隨機出現了幾百篇論文以不同的方式證實了弱相互作用下宇稱不守恒。因提出弱相互作用下宇稱不守恒，楊振寧和李政道獲得了1957年的諾貝爾物理學獎。從發表論文到獲獎前后不足一年時間，這個獲獎速度在諾貝爾獎一百多年的歷史上是最快的。由此可見這一發現的重要。

守恒意味著有某種對稱，宇稱不守恒意味著鏡像對稱破缺。宇稱不守恒發現后人類開始重新思考對稱問題，后來陸續發現了多種不對稱。 正是因為有對稱性破缺，宇宙才是今天這個樣子。

宇稱不守恒只是開胃小菜，真正的物理大餐還在后面。隨著弱相互作用及強相互作用的發現，愛因斯坦的統一夢想變得越來越困難。粒子物理學的快速發展使得發現的粒子越來越多。那么多粒子遵循什么規律？楊振寧撥開了迷霧。

1954年，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。該理論為統一相互作用力給出了一個數學框架。理論非常優美，但由于無法解釋粒子的質量問題一度受到冷遇。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。六十年代末弱相互作用及電磁相互作用的統一理論在楊-米爾斯理論的框架下得以建立。后來，描述強相互作用的理論也在規范場理論的框架下建立起來。描述電磁相互作用、弱相互作用、強相互作用的標準模型建立后，各種粒子的運動及其規律被精確掌握。

粒子物理的標準模型是公認的相對論、量子力學之后最偉大的物理成就，在該理論的的建立及完善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年的鮑爾獎獲獎詞中說的那樣：“該理論重構了最近40年來物理學及現代幾何學的發展，這項工作已經排在了牛頓、麥克斯韋、愛因斯坦的工作之列，并必定對未來幾代產生類似的影響。”

百歲的楊振寧主導著近百年來的現代物理學，他自身的科學成就足以拓展成近百年來的物理學史。幾百年后他的名字還會在科學殿堂中和麥克斯韋、狄拉克的名字一樣閃爍著熠熠光輝。