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杨振宁的杨-米尔斯理论,有多牛?其贡献诺贝尔奖都难以衡量

发布时间:2022-05-28 09:31

导语:随着社会生产力的发展,现代物理学的发展也得到了延伸,各种物理学理论齐出,呈现出百花齐放的姿态,它们逐渐构成了物理学的基础。在每一分支理论出现后,它们往往都会遭到巨大的争议,毕竟新事物的出现往往都会伴随着被绞杀的风险,而现今物理学中的量子学更是如此


        统一的理论对于物理学研究非常重要,基本上一直物理学理论经过数代人的研究后得出这种统一可解释的理论,那么这种物理学分支便能站稳行业。量子物理出现后,背后可是有诸如爱因斯坦和费曼等物理学家涉及过,但是他们的都没有为自己的量子学研究找到相统一的理论。

        没有相统一的理论支撑,量子学自然会受到当时物理学界的质疑与炮轰,很多对此反对的物理学家纷纷跳出来,夹带私货地对爱因斯坦等人进行攻击。当然,量子物理目前在物理学地位如此高,自然是找到了让它们统一的理论。

        这些理论主要以“宇称守恒”和“杨-米尔斯理论”最为知名,这两个理论的出现,不仅让量子物理学的诸多问题得到统一,连其他物理学分支的非统一问题都得到了解决。最初量子学出现后,宇称不守恒很快便出现了,这个对称性的原理很快为物理学注入活力。

        但是,人们发现,随着物理学的发展,宇称守恒原理似乎还是有其局限性的,人们在研究物理学发现,有些东西它实际上并不符合宇称守恒原理,于是他们便纷纷对此投入到自己的研究过程中,这过程的物理学家便有李政道和杨振宁


        两人在β衰变的研究中发现,宇称守恒在此领域并不适用,在准备相关论文的同时,他们还通过不少实验证实了这种说法的正确性,在这种背景下,“宇称不守恒”便诞生了。

        而杨、李二人的这种说法无疑给过去的“宇称守恒”原理当头一棒,物理学行业对此质疑程度自然不会低,甚至较之前量子学出现时的争议还有过之而不及。这种实验在历史上也不乏有人做过,但是一般都被那些奉承宇称守恒原理的物理学家给反驳掉了。


        但是,相比于其他实验,β衰变实验确实给出了实打实的证据,这个实验能够成功还离不开吴健雄,吴健雄在杨振宁和李政道提出“宇称不守恒”后便大力支持二人的实验,最终实验与论文都得以在主流界发表,论文一出,当场打脸宇称守恒定律,杨振宁与李政道二人凭此在次年获得了诺贝尔物理学奖。

        当然,这并不是说宇称守恒定律完全没效,只是说有其局限性,在很多领域上它还是适应的,只不过不能在小部分领域诸如β衰变上无法适应。就好比当年爱因斯坦提出了广义相对论,无论起初还是现今,它都有极其伟大之处,但是其在非常小的领域里有存在争议,也就存在其局限性。


        宇称不守恒得到认可后,物理界得到了进一步的发展,在原先的物理学基础上,一些理论开始融合变通,而“杨-米尔斯理论”便应运而生了。杨振宁在研究宇称不守恒途中,是得到了电磁场研究者“外尔”的启发,当时外尔发现规范不变性是产生电荷守恒的前提,不过将规范不变性放到局部对称性中,前提是包含电磁场。

        外尔对电磁场的推导过程无疑给杨振宁巨大的启发,依据每一个相互作用力对应一个场的说法,那么除了电磁作用力外,其他作用力是否同样有自身对应的变换和特有属性呢?杨振宁开始对此进行深入地研究。

        杨振宁在研究过程中联合米尔斯,共同将同位规范不定性和海森堡的同为旋守恒研究完成了,研究结论成功得到了认可,后来阿尔贝群在他们的实验研究基础上,研制出了一个推导框架,这框架便是以杨振宁和米尔斯的相关理论构成,名为“杨-米尔斯理论”,将之应用到电磁场的局部规范对称实验研究中。

        杨-米尔斯理论颠覆了过去物理学中“先确定现象,再解释”的做法,取而代之的是完全相反的做法,并得到了主流界的认可,后来夸克模型的出现同样运用了此理论,此理论还为后面量子色动学提供了数学框架,对于强力与弱力问题的解释有很大的帮助。


结束语:

         继续发展下去,“希格斯机制”便出现了,至此电磁力、强力和弱力都能够用“杨-米尔斯”理论进行解释。“杨-米尔斯”诞生后,为现代物理学做出了巨大贡献,甚至丝毫不夸张地说,连诺贝尔奖都不足以衡量。若是当初这些物理学家对前辈的质疑与批判,也不会有如今物理学的快速发展,批判精神终归还是要存在的。


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