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杨振宁和米尔斯 为什么杨振宁的杨-米尔斯理论却很少会吸引人的眼球呢

日期:2019-08-23 来源:杨振宁和米尔斯 评论:

[摘要]杨振宁被称为 “在世最伟大的理论物理学家,没有之一。”其提出的“杨-米尔斯理论”也是现代物理学模型十分重要的一部分,虽然不及相对论但也相差不大。但为何很少有人提及或讨论这个成就,反而是相对论、量子纠缠、薛定谔的猫等常常吸引大众的眼球?量子世...……

杨振宁被称为 “在世最伟大的理论物理学家,没有之一。”其提出的“杨-米尔斯理论”也是现代物理学模型十分重要的一部分,虽然不及相对论但也相差不大。但为何很少有人提及或讨论这个成就,反而是相对论、量子纠缠、薛定谔的猫等常常吸引大众的眼球?

量子世界也是非常的奇特,量子纠缠的奇特被一些自媒体广泛提及,不确定性原理、测量导致塌缩等等也与人们的日常思维不匹配。量子世界的奇妙也为科幻作品、科普作品提供了优秀的素材,薛定谔的猫甚至被用到了爱情中。尽管量子力学是高冷的,量子力学中的猫、一些奇特的现象还是很接地气很吸引人的。

霍金的《时间简史》风靡全球,其中一个原因就是里面出现的公式极少,只有一个质能方程。霍金曾说过,每增加一个公式就会导致销量减少一半。越是高深就越容易曲高和寡。

杨米尔斯方程是非线性偏微分方程,从形式上看就要比相对论的一些公式复杂难懂。极少有科普文章能够面向公众科普清楚杨米尔斯方程,理论的高深使得在公众中很少有市场。

科学成就的高低不是看在公众中有多高的知名度,主要还是看科学共同体的评价。杨振宁1994年获美国的鲍尔奖时,授奖词中将他的杨米尔斯场排在了牛顿、麦克斯韦、爱因斯坦的工作之列。从中可以感受到杨米尔斯理论的伟大。

杨振宁和米尔斯 为什么杨振宁的杨-米尔斯理论却很少会吸引人的眼球呢

直到1954年,杨振宁和他的学生R.I.米尔斯提出了“杨-米尔斯场”论,这个理论是1865年出现的描述电磁理论的“麦克斯韦场”的推广。与麦克斯韦场不同的是,杨-米尔斯的场包含更多的成分,并可以拥有电荷(光子不带电荷)。对于弱相互作用,相应于杨-米尔斯场的量子是W粒子,这种粒子所带的电荷为+1、0和-1;对于强相互作用,相应于杨-米尔斯场的量子叫“胶子”,它像胶水一样将质子和中子胶合在一起。

科学家们相信,自然界创造的所有物质必定是以最经济的方式来创造,它会避免不必要的冗余。就连杨振宁自己也曾经说过:“大自然创造物质似乎利用了对称定律的简单数学表述。”至此,标准模型向当代物理学家们提出了一个难题:这个在科学史上极其成功的理论,会因为它的繁琐和丑陋而遭到抛弃吗?

20世纪30~40年代,量子物理取得了科学史上空前的成功,但是到了20世纪60年代却慢慢失去了动力。人们建成的强大粒子加速器打碎了原子核,从原子核的碎片中又发现了上百种神秘的粒子,事实上,当时物理学家们已经被粒子加速器喷涌而出的数据所淹没。为了合理解释这些大量的神秘粒子,粒子物理学家们提出了无数的解释方案,但是所有的方案都不走运,高能物理学家们因此走入了一个死胡同。

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作者刁博系悟空问答签约作者

杨振宁和米尔斯 爱因斯坦的相对论总被人提及

(因篇幅所限,文中无法对一些理论进行具体、细致的描述,如“麦克斯韦场”、“杨-米尔斯场”、“标准模型”以及想超越标准模型但是失败的“大统一理论”,感兴趣的朋友可以自行百度。文章描述越简单可能越容易出错,如有错误,恳请指正,如果对您的阅读造成不便,请见谅!谢谢!)

杨-米尔斯理论刚发表时只是一个数学框架,并且还有明显的没有解决好的漏洞,用他的这套模型不能解决粒子质量的来源问题。在杨振宁发表论文之前,泡利也做出了和杨振宁几乎一模一样的工作,当时泡利认识到这套模型不能解决粒子的质量来源问题,故他放弃了发表。

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