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楊振寧的楊-米爾斯理論,有多牛?其貢獻諾貝爾獎都難以衡量

發布時間:2022-05-28 09:31

導語:隨著社會生產力的發展,現代物理學的發展也得到了延伸,各種物理學理論齊出,呈現出百花齊放的姿態,它們逐漸構成了物理學的基礎。在每一分支理論出現后,它們往往都會遭到巨大的爭議,畢竟新事物的出現往往都會伴隨著被絞殺的風險,而現今物理學中的量子學更是如此


        統一的理論對于物理學研究非常重要,基本上一直物理學理論經過數代人的研究后得出這種統一可解釋的理論,那么這種物理學分支便能站穩行業。量子物理出現后,背后可是有諸如愛因斯坦和費曼等物理學家涉及過,但是他們的都沒有為自己的量子學研究找到相統一的理論。

        沒有相統一的理論支撐,量子學自然會受到當時物理學界的質疑與炮轟,很多對此反對的物理學家紛紛跳出來,夾帶私貨地對愛因斯坦等人進行攻擊。當然,量子物理目前在物理學地位如此高,自然是找到了讓它們統一的理論。

        這些理論主要以“宇稱守恒”和“楊-米爾斯理論”最為知名,這兩個理論的出現,不僅讓量子物理學的諸多問題得到統一,連其他物理學分支的非統一問題都得到了解決。最初量子學出現后,宇稱不守恒很快便出現了,這個對稱性的原理很快為物理學注入活力。

        但是,人們發現,隨著物理學的發展,宇稱守恒原理似乎還是有其局限性的,人們在研究物理學發現,有些東西它實際上并不符合宇稱守恒原理,于是他們便紛紛對此投入到自己的研究過程中,這過程的物理學家便有李政道和楊振寧


        兩人在β衰變的研究中發現,宇稱守恒在此領域并不適用,在準備相關論文的同時,他們還通過不少實驗證實了這種說法的正確性,在這種背景下,“宇稱不守恒”便誕生了。

        而楊、李二人的這種說法無疑給過去的“宇稱守恒”原理當頭一棒,物理學行業對此質疑程度自然不會低,甚至較之前量子學出現時的爭議還有過之而不及。這種實驗在歷史上也不乏有人做過,但是一般都被那些奉承宇稱守恒原理的物理學家給反駁掉了。


        但是,相比于其他實驗,β衰變實驗確實給出了實打實的證據,這個實驗能夠成功還離不開吳健雄,吳健雄在楊振寧和李政道提出“宇稱不守恒”后便大力支持二人的實驗,最終實驗與論文都得以在主流界發表,論文一出,當場打臉宇稱守恒定律,楊振寧與李政道二人憑此在次年獲得了諾貝爾物理學獎。

        當然,這并不是說宇稱守恒定律完全沒效,只是說有其局限性,在很多領域上它還是適應的,只不過不能在小部分領域諸如β衰變上無法適應。就好比當年愛因斯坦提出了廣義相對論,無論起初還是現今,它都有極其偉大之處,但是其在非常小的領域里有存在爭議,也就存在其局限性。


        宇稱不守恒得到認可后,物理界得到了進一步的發展,在原先的物理學基礎上,一些理論開始融合變通,而“楊-米爾斯理論”便應運而生了。楊振寧在研究宇稱不守恒途中,是得到了電磁場研究者“外爾”的啟發,當時外爾發現規范不變性是產生電荷守恒的前提,不過將規范不變性放到局部對稱性中,前提是包含電磁場。

        外爾對電磁場的推導過程無疑給楊振寧巨大的啟發,依據每一個相互作用力對應一個場的說法,那么除了電磁作用力外,其他作用力是否同樣有自身對應的變換和特有屬性呢?楊振寧開始對此進行深入地研究。

        楊振寧在研究過程中聯合米爾斯,共同將同位規范不定性和海森堡的同為旋守恒研究完成了,研究結論成功得到了認可,后來阿爾貝群在他們的實驗研究基礎上,研制出了一個推導框架,這框架便是以楊振寧和米爾斯的相關理論構成,名為“楊-米爾斯理論”,將之應用到電磁場的局部規范對稱實驗研究中。

        楊-米爾斯理論顛覆了過去物理學中“先確定現象,再解釋”的做法,取而代之的是完全相反的做法,并得到了主流界的認可,后來夸克模型的出現同樣運用了此理論,此理論還為后面量子色動學提供了數學框架,對于強力與弱力問題的解釋有很大的幫助。


結束語:

         繼續發展下去,“希格斯機制”便出現了,至此電磁力、強力和弱力都能夠用“楊-米爾斯”理論進行解釋。“楊-米爾斯”誕生后,為現代物理學做出了巨大貢獻,甚至絲毫不夸張地說,連諾貝爾獎都不足以衡量。若是當初這些物理學家對前輩的質疑與批判,也不會有如今物理學的快速發展,批判精神終歸還是要存在的。


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