诺贝尔奖难以衡量其贡献，杨振宁的杨-米尔斯理论到底多厉害？

杨振宁师长的进献，宇称不守恒，打破了诺贝尔奖颁奖的时间记录，比爱因斯坦快了整整16年。可是，跟杨-米尔斯理论比拟，它的确何足道哉。

若是把人类的科学成长比作一场大型的通关游戏现场，霸占宇称不守恒，不过乎刷了支线义务小BOSS，算是锦上添花。然则，发现杨-米尔斯方程，堪称人类科学有望游戏通关级其余成就。单凭诺贝尔奖，并不足以解说它的主要性。 （自媒体久久自媒体）

我们之所以一向说，物理学界大神排名，一牛二爱三麦，杨振宁坐五望四般的存在，杨振宁封神之作，只能是杨-米尔斯理论。

（本文来自www.jj00.com）

物理学的主线剧情——大统一之路

物理学的最终教义是——大统一。

物理学

大天然中有各类各样的现象，有的跟物体活动相关，有的跟声音、光、热相关，还有的跟闪电、磁铁相关等等。物理学家们天天饭都赶不上去吃，就是陷溺于研究各类现象背后的纪律，然后他们总结出了一堆关于力学、声学、光学、热学、电学之类的定律。

人类社会在科学理论的匡助之下，从几百年前没事玩个焰火，到如今没事躺在床上刷手机，可谓日新月异。然则有一个问题一向困扰着我们——定律太多了!

《名侦察柯南》中工藤新一敷陈我们，实情只有一个!

那么在纷乱的外观现象之下，有没有或者最终用一套最根蒂的理论来描述所有的已知的事情?

这是物理学家们的最终妄想，物理学的统一之路，也就如许轰轰烈烈的起头了。物理学史上，人人公认的大神无一不是在“大统一”上留下名字的人。

牛顿

第一个登场的就是号称人类缺了他，比如漫漫长夜缺了光的——牛顿。

牛顿以一本《天然哲学的数学道理》，把数学引入了天然科学的国度，一举拿下了其时天上和地下所有的力!大至天上的行星，小到地上一块石头，其活动轨迹都按牛顿的意思运行不悖。

蒸汽机之后，电的发现让人类世界走进光亮时代。麦克斯韦方程组，一举统一了电、磁以及光。将宏观世界里面，看起来风马牛不相及的器材，在微观层面第一次统一了起来。

麦克斯韦

举个简洁的例子，宏观上弹力、摩擦力之类的器材，在微观层面上，都是分子间感化力——电磁力。而且，瓜熟蒂落的，热现象的素质——分子原子活动的快慢水平也被发现，热现象此后也被统一到力学中来。

这就是物理学的黄金年月，19世纪末期，人类所有已知现象背后的力就都归结为引力和电磁力，个中引力由牛顿的万有引力定律描述，电磁力由麦克斯韦方程组描述。

横空出生的爱因斯坦

19世纪末，20世纪初，人人眼中的不合只剩下引力和电磁力。简洁的说，牛顿开宗立派的万有引力定律和麦克斯韦的方程组，依旧无法取得统一。

1905年，被称为近代物理的第二个事业年，因为这一年，有一个叫..因斯坦的年青年头人横空出生，个中的一篇降生出——狭义相对论。

照样我，爱因斯坦

狭义相对论很牛，因为它一方面可以完美的包涵麦克斯韦方程组，另一方面使得牛顿力学中除引力之外，大部门的器材只要稍稍点窜一下，也能完美入驻个中。然后他十年磨一剑，1916年再次出手，一举拿下顽抗的引力，它的名字就是——广义相对论。

至此，爱因斯坦用狭义相对论融合了电磁力，又用广义相对论顺服了引力，按照物理学的通关攻略，那就是把主线最终BOSS刷掉了一半血，是以爱因斯坦也成功封神。

爱因斯坦决心满满，决意持续按照本身的套路，把引力和电磁力再凑合到一块，用一套理论注释悉数物理现象，彻底打掉最终BOSS，让物理学派门人能够一劳永逸安心玩耍。

然则命运不按套路出牌!爱因斯坦纵使天纵英才，但穷极平生，都没有统一引力和电磁力，这是他悲剧的宿命，这茬我们今天不聊。

接过爱因斯坦火炬的杨振宁

跟着手艺的提高观测手段的提高，人们撬开了原本认为是终点的原子核，这下如同打开了潘多拉的魔盒，发现了还有两货在底下——强力和弱力。

这下最终BOSS不只血没掉，反而升级回血了!天然界的根基力，酿成了4种——引力、电磁力、强力以及弱力!

四种根基力

刷怪赶上怪开挂，谁能横刀立马?唯我杨振宁!从爱因斯坦手中接偏激炬，平定乱世的就是杨振宁以及他的杨-米尔斯理论了。

我先给结论吧，杨-米尔斯理论是一套非常根蒂的理论，它为其时的前沿科学指清楚偏向，贴心的供应了一个非常精妙的理论模型，让一众追随其脚步的小弟拿诺贝尔奖，拿到手软。

诺贝尔奖

盖尔曼从杨-米尔斯理论出发，创立量子色动力学(QCD)，完整的描述了强力，然后给诺贝尔奖。

格拉肖、萨拉姆和温伯格，遵循杨-米尔斯理论，进而完成了电磁力和弱力的统一，然后给诺贝尔奖。

能够说，今朝物理世界已知的四种根基力，除了引力之外，剩下的电磁力、强力、弱力都是用杨米尔斯方程描述的。杨振宁师长的理论从降生起头的几十年时间里面，至少完成了物理最终幻想的75%!

这几乎是前无前人后无来者的豪举啦，杨-米尔斯方程绝对称得上是并肩麦克斯韦方程组、广义相对论，物理学界最主要的方程组之一。

杨振宁师长的汗青地位，物理界坐五望四;在世的物理学家之中，当世第一人，当之无愧。

杨振宁的三种兵器——对称性

若是单单抱着八卦一下的心态，那么上面的物理学理论统一简史，对于杨-米尔斯理论以及杨振宁师长的学术地位，已经相当完整了，我们能够打完收工。

可是，有同窗仍然意犹未尽，出于自虐的心态问出——为什么汗青会选择杨振宁师长?杨-米尔斯理论其他人可否把这个公式凑出来?

杨振宁师长

这个问题的谜底组成我们科普的后半段，就不是那么平易近民的了，，我试着尽或者的通俗，列位同窗可否参透，请自求多福吧。

这位同窗的提问很有代表性，因为忽略了一个不广为人知的事实，物理学传统研究体式从爱因斯坦起头就被推翻了!

恰是爱因斯坦的显现，让20世纪的物理学家们可以游刃有余的处理比之前复杂得多的物理世界，让他们可以勇敢的预言各类超出通俗人想象到狂野的、甚至是背离客观经验的器材。例如——相对论里面的钟慢尺缩光速不变。

爱因斯坦的宇宙

杨振宁师长，很好的接过了爱因斯坦的火炬。

以前物理学家经由做各类实验，测量各类数据，然后剖析数据里的纪律，如同猜谜语般，最后用一组数学公式来“注释”这些数据，这就是宏观物理定律的由来。

简洁的说，按照的是实验-理论-对称性如许一套路来。例如牛顿和麦克斯韦。

爱因斯坦发现世界沉寂的起了转变!他意识到当理论变得复杂的时候，试图从实验去概括出理论的体式是行欠亨的!于是他独创了一套新的弄法——对称性-理论-实验，把对称性研究酿成了决意理论的焦点，实验则酿成了验证理论的对象。

由此出发，爱因斯坦完成了伟大的广义相对论。所以有人说，没有爱因斯坦，狭义相对论迟早会有人发现，但广义相对论则很或者还得推迟50年，要害点就在于此!因为他是创立这个研究方式的第一人!

杨振宁师长是最先懂得爱因斯坦精髓的人——对称性研究才是焦点!

简洁的对称性

宇称不守恒，就是他小试牛刀的产品。若是不是专注于对称性，又若何能发现微观粒子的弱力不遵守宇称?

宇称不守恒只是起点，更大的挑战还在前方。

杨振宁的三种兵器——群论

我们这里穿插一个常识点——群论。看了感觉懵的同窗，宁神，这是正常现象。

群论得离不开鸠合，鸠合简洁来说就是把一堆“器材”放在一路;这堆“器材”我们把它称之为对象，对象之间的互相感化我们称之为把持或许运算。

个中有种特别的鸠合+运算就是群。打住，再往下就得开一门900学时的课程了，我们只需要记住——群的感化是描述对称。

迷宫

爱因斯坦敷陈我们，物理定律离不开对称，杨振宁敷陈我们，要挖掘对称离不开群论。群论是包管你在寻找对称性时，经由迷宫的钥匙!没有群论去瞎整对称性，那叫瞎子摸象。

放在如今这叫做常识，但50年前，这个概念叫荒唐。其时除了杨振宁、泡利、外尔等寥寥几人存眷以外，其他人对此基本就不关心。

破解对称性的利器——群论

诺特定理的发现让物理学家们正视对称性，然则他们对群论这种研究对称性的数学说话，却没有充沛的正视。其时好多物理学家都否决把群论这种过于抽象的数学说话引入到物理学里来，泡利甚至直接把群论嘲讽为“群祸”。其他的科学家，例如薛定谔，也赞许泡利的概念;甚至爱因斯坦本人，也只是把群论当做一个可有可无的事情看待。

杨振宁在其他物理学家还在遍及猜忌群论的年月，他已经很好的把握了群论，这得感激他有一个数学家身世而且擅长群论的父亲——杨武之传授。杨传授在清华开的课程就是群论，杨振宁天然是虎父无犬子。

这是如斯，杨振宁完成了所有的预备，杨-米尔斯理论呼之欲出。

杨振宁的三种兵器——规范场

有了上面的两个常识点的贮备，杨振宁师长进入冲刺阶段，这一路奔驰就是14年!

德国数学家外尔首先发现了U(1)群整体规范对称性对应电荷守恒，他原意是把电磁场几许化，把整体对称性推广到局域，直接获得整个电磁理论——把麦克斯韦方程规范场化。

杨振宁看了外尔的论文，他的目光越过了电磁力，他决意将强力、弱力里经由把某种规范对称性从整体推广到局域，进而能够获得关于强力、弱力的规范场理论!

然而要推广外尔的思路可不简洁，要害点就是要找到新的对称性。

杨振宁是幸运的，他找到了——强互相感化里面的同位旋守恒。

自旋特征

外尔把U(1)群的整体规范对称性推广到下场域，因为U(1)群是阿贝尔群，所以这个过程相对简洁;同位旋对称相对应的群叫SU(2)，杨振宁要做的是把SU(2)群的整体规范对称推广到局域，但SU(2)群是非阿贝尔群，情形则复杂得多!SU(2)群没有现成的理论可供推广，一切都得从头搭建。

杨振宁师长的最后冲刺，从1941年起头，整整对峙了14年!

1954年，杨振宁和米尔斯一路揭橥了划时代的论文《同位旋守恒和同位旋规范不变性》和《同位旋守恒和一个推广的规范不变性》。

杨振宁论文

这两篇论文正式宣告了杨-米尔斯理论的降生!

能够这么说，杨-米尔斯方程给出了一个尺度的套路，人人按照套路来，能直接从强力和弱电理论里预言未被发现的粒子。以前是实验物理学家发现了新粒子，理论物理学家再去琢磨着怎么注释;如今则是理论物理学家展望粒子，实验物理学家再去找。只要实验前提具备，可谓万无一失，诺贝尔奖拿到手软，人人都很高兴。

希格斯粒子发现

步入21世纪，跟着希格斯粒子的发现，杨振宁理论的最后一块拼图已经拼上。世界的素质，这个近乎哲学思辨的问题，在杨振宁理论的框架下，居然获得了几乎完美的解答。

结语

大体上，初中卒业的同窗，必然知道牛顿。有幸上过高中，测验时也记住了爱因斯坦。然则，在只有4%生齿履历过本科教育的现在，杨振宁师长切实是被社会忽略了。

宇称不守恒、杨-米尔斯理论究竟是什么鬼?哪里比得上老夫少妻娱乐花边新闻夺人眼球!

杨振宁师长

一个对于人类科学成长起到过决意性感化的科学家，至今仍活跃在教育一线，在回到本身故国后，居然落得泰半私生活在娱乐版出没的遭遇，本猫咬牙切齿!

固然难题重重，或许基本没几多人能看懂，但我也要奋利巴杨振宁师长的成就说一说!