楊振寧的楊-米爾斯理論有多牛?諾貝爾獎無法衡量,至今無人敢解

大家都知道,楊振寧和李政道先生因“宇稱不守恆

”斬獲了全球華人的第一個諾貝爾獎。

然而,對楊振寧關注多一點的人就會經常聽到這樣一個說法,說宇稱不守恆雖然為楊振寧贏得了物理學界至高無上的諾貝爾獎,但這並不是他的最高成就,楊先生最大的貢獻是楊-米爾斯理論

許多人就不懂了,楊-米爾斯理論是什麼呢?

想要搞懂它,就得先從物理學以及幾位大師說起。

第一位就是以一本《自然哲學的數學原理》,把數學引入了自然科學的國度,一舉拿下了當時天上和地下所有的力!的牛頓

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牛頓統一了天上和地上的力,麥克斯韋統一了電、磁、光。本來毫不相干的東西,卻在圍觀的層面上統一了起來。

比如我們熟悉的支持力、彈力、摩擦力之類的東西,在宏觀上它們確實是不同的東西,但是到了微觀一看:這些雜七雜八的力全都是分子間作用力造成的,而分子間作用力本質上就是電磁力

19世紀末,我們便知道了:人類所有已知現象背後的力就都歸結為引力和電磁力

但是,它們卻是相互矛盾的。

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接著愛因斯坦變橫空出世,他認為,是牛頓的框架除了問題,甚至於把牛頓的框架升級了!

他的這套框架非常厲害,稍微修改的牛頓的框架,還可以完美的包容麥克斯韋方程組,這就是我們熟知的——廣義相對論。

愛因斯坦也成功的因此封神了。

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但是呢,愛因斯坦的廣義相對論雖然馴服了引力,用狹義相對論安置好了電磁力,但是卻沒能他們統一引力以及電磁力,但是,愛因斯坦窮盡他的後半生都沒能統一引力和電磁力。留下了兩個難題,老問題沒解決,新問題也出現了,隨著科技的進步,有兩種新的力出現了!

導致出現了引力、電磁力、強力和弱力四種共存的局面。

這時候,楊振寧開掛了!

楊振寧先生的理論從誕生開始的幾十年時間裡面,至少完成了物理終極理想的75%!除了引力之外,剩下的電磁力、強力、弱力都是用楊米爾斯方程描述的,這幾乎是前無古人後無來者的壯舉,說是諾貝爾獎都無法衡量它的貢獻一點也不為過。

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楊-米爾斯理論到底是什麼呢?

簡單的說,這是現代規範場論粒子物理標準模型的基礎。

楊-米爾斯方程給出了一個標準的套路,有著極大的簡便性,大家按照套路來,能直接從強力和弱電理論裡預言未被發現的粒子。

以前是實驗物理學家發現了新粒子,理論物理學家再去琢磨著怎麼解釋;

現在則是理論物理學家預測粒子,實驗物理學家再去找。

只要實驗條件具備,可謂十拿九穩,諾貝爾獎拿到手軟,大家都很開心。

楊-米爾斯理論剛發表時只是一個數學框架,並且還有明顯的沒有解決好的漏洞,用他的這套模型不能解決粒子質量的來源問題。在楊振寧發表論文之前,泡利也做出了和楊振寧幾乎一模一樣的工作,當時泡利認識到這套模型不能解決粒子的質量來源問題,故他放棄了發表。

後來,希格斯等人研究對對稱性自發破缺時給出了希格斯機制,粒子質量的來源問題才算是得到了解決,楊-米爾斯理論的重要性也就逐步體現了出來。

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弱相互作用與電磁相互作用就是在此基礎上得到了統一,弱電統一理論是上個世紀足以和相對論媲美的輝煌科學成就,後來強相互作用也納入到這個框架中。

在希格斯粒子被發現後,建立在楊-米爾斯理論框架上的標準模型取得了巨大的成功,在此之前強相互作用的漸近自由也摘得了諾貝爾獎。

楊振寧可以說是愛因斯坦的嫡系弟子,如果說愛因斯坦對對稱性是偏愛的話,那麼楊振寧對對稱性就是情有獨鍾。

有一個曾經跟愛因斯坦共事過的物理學家這樣回憶:我記得最清楚的是,當我提出一個自認為有道理的設想時,愛因斯坦並不與我爭辯,而只是說:“啊,多醜!”。只要他覺得一個方程是醜的,他就對之完全失去了興趣,並且不能理解為什麼還會有人願意在上面花這麼多時間。他深信,美是探索理論物理中重要結果的一個指導原則

楊振寧先生除了在學術上取得的巨大成就以外,他的治學態度一樣十分值得大家去深入學習。深入瞭解之後你能非常明顯的感覺到楊先生身上同時閃爍著中國教育和西方教育的優點,他非常有效的

把東西方教育裡的糟粕都給規避了,所以楊先生總是能很超前的看到一些關鍵問題。

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楊振寧的教育得益於他的父親楊武之,楊武之就是一個數學家,是中國第一位因數論研究獲得博士的學者。

有意思的是,父親楊武之卻不太贊成楊振寧過多的學習數學,因為他認為數學不夠實用,像諾貝爾就沒有設數學獎。

可楊振寧已經深深迷上了數學。

1983年,楊振寧向中學生介紹自己的學習過程時,就專門提到了一個人。

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他說:“有一位劉薰宇先生,他是位數學家,寫過許多通俗易懂和極其有趣的數學方面的文章。我記得,我讀了他寫的關於一個智力測驗的文章,才知道排列和奇偶排列這些極為重要的數學概念。”

劉薰宇是中國著名的數學家跟教育家,他跟楊振寧的父親還是同學。

劉薰宇非常擅長進行數學教育,中國那個年代的科學大師基本上都受過他的影響。

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數學家谷超豪就說:記得看了劉燻宇的《數學的園地》,其中有一段講述了微積分思想,從什麼是速度講起。當時我自以為很懂得速度、加速度等概念,然而讀了這本書後才發現,原來真正的速度概念要用微積分才能深入瞭解,於是對數學愈發地感興趣了。”

可見,一本好的數學書能夠讓孩子愛上數學。

我國著名的畫家豐子愷也很喜歡數學,但他就沒有那麼幸運了,他直到中年後才接觸到的劉薰宇的著作,他說劉薰宇寫一篇,我就讀一篇,他的文章非常有誘惑力,而誘惑我的就是他裡面講得故事,如果我能早點接觸到劉薰宇的作品,我小時候絕對不會忽視這樣一門非常有用的基礎學科,為此,他懊悔不已。後來,他還專門為劉薰宇的著作寫了一個序。

著名的科學家錢學森曾經有一個問題,他說:“這麼多年培養的學生,還沒有哪一個的學術成就,能夠跟民國時期培養的大師相比。”

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為什麼在條件那麼差的時候,中國反而出現了一批大師呢?

是不是跟他們使用的教材特別優秀呢?

我專門找來了劉燻宇的書給我家小孩看,我家小孩正在上小學,平時也補習數學,他有時候覺得上補習班有點枯燥。可他看這個書,卻覺得很有意思,而且還能把他在補習班學到的東西運用過來。一看就看了個把小時。平時,他是坐十五分鐘就要挪屁股的。

我給孩子看的這套書一共有三本,一本是《馬先生講數學》,主要講如何用圖解法求解一些算術四則問題

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第二本《數學趣味》,主要講日常生活中碰到的數學問題,我們講萬物皆數學,通過萬物來學數學是最快的。

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第三本是《數學的園地》,這一冊就有點難度了,裡面講了函數、連續、誘導函數、微分、積分和總集等概念及它們的運算法的基本原理。雖然有點深,但講解的方法很妙,我家小孩六年級,還能看懂一部分的內容。

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這個書合適小學生以及初中生,可以做為他們的自學教材。讓他們能夠自我學習。

因為是中國數學家寫的,所以裡面有很多中國的數學妙題。比如什麼是“八仙過海”和“韓信點兵”?

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劉薰宇簡直就是科學家裡的段子裡,裡面的函數知識全變成了一個又一個的段子。

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很多學生讀了後都會愛不釋手,甚至像讀小說一樣讀得津津有味,把數學書語文化,在學語文中讀懂數學,這就是這套書最大的魅力。

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大家可以給自己的孩子看看這本激勵了世界最牛物理學家的數學啟蒙書,價格也不貴,三冊只要68。

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大家可以點下面的橫條參團,給孩子一個學好數學的機會:


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