提到楊振寧,許多人首先關(guān)注的是他年齡懸殊的婚姻,但這段婚姻之所以引人矚目,根本原因在于楊振寧本身的科學(xué)成就與公眾知名度。
談到“偉大科學(xué)家”,普通人首先要明確一個(gè)基本概念:科學(xué)成就既包括“發(fā)明”,也包括“發(fā)現(xiàn)”。科學(xué)家大致可分為兩類(lèi):
第一類(lèi)是解決“怎么做”的科學(xué)家。他們運(yùn)用已知科學(xué)規(guī)律,創(chuàng)造出改變世界的技術(shù)和產(chǎn)品,如火箭、藥物,其貢獻(xiàn)直接塑造現(xiàn)代生活。
第二類(lèi)是追問(wèn)“為什么”和“是什么”的理論科學(xué)家。他們雖不直接創(chuàng)造具體產(chǎn)品,卻為技術(shù)發(fā)展奠定理論基礎(chǔ)。楊振寧屬于后者——他探索的是宇宙的根本規(guī)律。
舉個(gè)例子:阿基米德曾說(shuō):“給我一個(gè)支點(diǎn),我能撬起地球。”雖然地球至今沒(méi)有人翹起來(lái),但千斤頂、剪刀、指甲刀、挖掘機(jī)等,都是杠桿原理的實(shí)際應(yīng)用。這說(shuō)明,科學(xué)的價(jià)值不僅在于發(fā)明實(shí)物,也在于揭示規(guī)律。
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那么,楊振寧老先生有哪些載入史冊(cè)的偉大成就呢?
成就一:宇稱不守恒——發(fā)現(xiàn)宇宙并非完美對(duì)稱
1956年前,科學(xué)界堅(jiān)信“宇稱守恒”,即物理過(guò)程與其鏡像過(guò)程遵循相同的物理規(guī)律。然而,楊振寧與李政道在研究“θ-τ之謎”時(shí),大膽質(zhì)疑這一金科玉律,提出在弱相互作用中,宇稱可能不守恒。
隨后,吳健雄通過(guò)鈷-60β衰變實(shí)驗(yàn)(1957年)證實(shí)了這一推測(cè):在弱相互作用過(guò)程中,宇宙確實(shí)存在方向偏好。這一顛覆性的理論突破讓楊、李二人于1957年榮獲諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。它告訴我們:宇宙在特定相互作用中并非完全對(duì)稱。
普通人如何理解這個(gè)原理:
這就像我們一直以為,世界上所有的螺絲釘都應(yīng)該是通用的,順時(shí)針擰緊,逆時(shí)針擰松。
但楊振寧和李政道發(fā)現(xiàn),在弱相互作用過(guò)程中,存在一種特殊的“螺絲”,它天生就是左旋的螺紋。你用平常順時(shí)針擰緊的規(guī)則去對(duì)付它,它根本紋絲不動(dòng);你必須按照“左撇子”的規(guī)則,逆時(shí)針才能擰緊。
換句話說(shuō),微觀世界在弱力作用下,存在天生的“左撇子”粒子。
成就二:楊-米爾斯理論——奠定當(dāng)代粒子物理學(xué)的基石
如果說(shuō)宇稱不守恒是推翻舊觀念,楊-米爾斯理論(1954年提出)則是為粒子物理標(biāo)準(zhǔn)模型這座大廈打下了地基。該理論將描述電磁力的麥克斯韋方程組推廣至更普遍的非阿貝爾規(guī)范場(chǎng)。
然而,這個(gè)理論在提出之初面臨一個(gè)巨大難題:根據(jù)其數(shù)學(xué)要求,傳遞力的粒子必須沒(méi)有質(zhì)量,但這與實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)的弱力和強(qiáng)力不符。直到后來(lái),物理學(xué)家通過(guò)“希格斯機(jī)制”巧妙地解決了質(zhì)量難題,才借此構(gòu)建出描述強(qiáng)力的“量子色動(dòng)力學(xué)”和統(tǒng)一電磁力與弱力的“電弱統(tǒng)一理論”。我們所知的“上帝粒子”(希格斯玻色子)以及對(duì)物質(zhì)基本結(jié)構(gòu)的理解,都建立在此基礎(chǔ)之上。楊-米爾斯理論是現(xiàn)代粒子物理標(biāo)準(zhǔn)模型的核心數(shù)學(xué)框架。
普通人如何理解這個(gè)原理:
楊振寧和米爾斯所做的,是為微觀世界的“力”設(shè)計(jì)了一套標(biāo)準(zhǔn)的“理論框架”或“游戲引擎”。后來(lái)的物理學(xué)家發(fā)現(xiàn),電磁力、弱力和強(qiáng)力都可以“接入”這個(gè)框架。他們?cè)偻ㄟ^(guò)引入“希格斯機(jī)制”等規(guī)則,最終讓各種粒子在這套框架下“運(yùn)行”起來(lái),從而構(gòu)建出整個(gè)粒子物理的“標(biāo)準(zhǔn)模型”。
總結(jié):我們?cè)撊绾慰创龡钫駥帲?/strong>
基本規(guī)則的修正者:用“宇稱不守恒”刷新了人類(lèi)對(duì)宇宙對(duì)稱性的認(rèn)知。
未來(lái)科學(xué)的奠基人:用“楊-米爾斯理論”為粒子物理標(biāo)準(zhǔn)模型提供了核心框架。
他的成就或許無(wú)法直接轉(zhuǎn)化為身邊的手機(jī)或腳下的高鐵,但它們從根本上加深了人類(lèi)對(duì)宇宙的理解。
他所耕耘的是認(rèn)知的邊界;他所留下的是照亮科學(xué)探索的永恒燈塔。
而他晚年毅然回歸祖國(guó),投身于中國(guó)高等科研教育事業(yè),則是這份遺產(chǎn)在中國(guó)大地上的延續(xù)與升華。
這,才是楊振寧先生留給世界最寶貴的遺產(chǎn)。
碎碎念,老鐵們,我盡力了,不知道大家覺(jué)得我的中譯中水平如何呢?畢竟本人作為理科生的生涯,只到高中為止,哈哈。
如有疏漏和理解錯(cuò)誤的地方,期待評(píng)論區(qū)大神們指出。我一定虛心受教努力進(jìn)步!
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