杨振宁,爱因斯坦以后最伟大的物理学家之一
2025年10月18日,随着杨振宁先生在北京逝世,物理学一个横跨近一个世纪的宏伟时代落下了帷幕。当公众舆论还在纠结于他晚年的个人选择时,科学界早已将其历史地位镌刻于丰碑之上——爱因斯坦之后,20世纪最伟大的物理学家之一。
颠覆世界的发现:宇称不守恒
1956年,杨振宁与李政道共同提出了弱相互作用中宇称不守恒的***性思想,这一发现如此颠覆性,以至于他们在第二年就荣获了诺贝尔物理学奖,此时,杨振宁年仅35岁。虽然有人说诺奖总是姗姗来迟,但这个“规律”对杨振宁并不存在。
杨振宁获得的诺奖证书和奖章
在当时的物理学界,“宇称守恒”被认为是不可动摇的基石定律之一。宇称,通俗地说,就是物理过程在“镜像反射”下的对称性。如同一个物理过程在镜子里看起来应该和镜子外一样自然,宇称守恒意味着宇宙并不偏爱左或右。
然而,当所谓的“θ-τ之谜”让物理学家们陷入困境时,杨振宁与李政道以非凡的勇气和深刻的洞察力,对这条基本定律提出了质疑。他们发现:在弱相互作用中,宇称守恒定律从未被严格实验验证过。他们大胆推测,在微观粒子的弱相互作用里,宇称可能是不守恒的。
这个想法如此***性,当时几乎无人相信。然而在论文发表后不久,华裔实验物理学家吴健雄领导的团队通过精妙的钴-60衰变实验完美证实了杨振宁和李政道的理论。这一发现颠覆了物理学界对对称性的固有认知,揭示了自然界在深层规律上可能是不对称的,这是人类对自然法则理解的一次巨大飞跃。
超越诺奖的巅峰:杨-米尔斯规范场论
如果说宇称不守恒是杨振宁科学皇冠上最璀璨的宝石,那么杨-米尔斯规范场论则是承载这颗宝石的整个皇冠,其历史意义甚至更为深远。这一理论在1954年由杨振宁与助手米尔斯提出,当时并未被完全理解,却在随后的几十年里,成为了描绘基本粒子及其相互作用的“宪法”——现代物理学的标准模型,正是建立在这一坚实框架之上。
用一个科技行业的比喻,如果说发现新粒子如同开发出爆款应用(App),那么杨-米尔斯理论就是构建了整个操作系统(OS)。它提供了一套统一、优美的数学语言,描述了电磁力、弱相互作用和强相互作用这三种基本力。
后来的科学家,包括丁肇中、希格斯等诺奖得主,他们发现的J/ψ粒子、希格斯玻色子,都是在这个“操作系统”上运行并被预测的“程序”。据统计,至少有7个诺贝尔奖和6个菲尔兹奖(数学界最高荣誉)直接或间接受益于杨振宁的理论框架。他没有止步于发现,而是定义了发现的规则。
杨-米尔斯理论的伟大之处在于它为描述所有基本力(强力、弱力、电磁力)提供了一个强大的数学基础,为“万物至理”写下了一套可能的“语法”。后来建立起来的、描述微观粒子世界的“标准模型”,其核心部分——电弱统一理论和描述强力的量子色动力学——都完全建立在杨-米尔斯理论的数学框架之上。
今天粒子物理学家所做的大部分工作,都可以看作是在这个框架内进行的具体计算和应用。这种“教父”级的影响力,让他在同行中获得了极高的尊崇。
多产的学术全才:统计力学、凝聚态物理与更多贡献
除了宇称不守恒和杨-米尔斯理论这两大里程碑式的成就外,杨振宁在其他物理领域也做出了大量开创性工作,展现出他作为学术全才的卓越能力。
他在统计力学、凝聚态物理、粒子物理、场论四大领域均有13项世界级贡献。其中,“杨-巴克斯特方程”在统计力学和可积系统中具有核心重要性,影响了多个物理和数学分支。
这一方程在数学和物理中都是极重要的方程,与扭结理论、辫子群、Hopf代数乃至弦理论都有密切的关系。杨振宁当年讨论的1维费米子问题近年来在冷原子的实验研究中显得非常重要。
在相变理论方面,杨振宁对伊辛模型等临界现象的研究做出了基础性贡献。他在凝聚态物理领域也与Byers合作,完成了关于超导体中磁通量量子化的重要研究。这些贡献虽然不如他的两大突破那样广为人知,但都在各自领域产生了深远影响。
爱因斯坦与杨振宁:两种不同的科学***
在人类探索宇宙奥秘的漫长征程中,科学与科学家的关系恰如星辰与夜空——某些特别明亮的星辰不仅照亮了所处的时代,更以其光芒指引着后世的航程。将杨振宁与爱因斯坦置于同一视野,并非要进行简单的优劣评判,而是在科学发展的谱系中,探寻两种不同但同样璀璨的科学精神与思想贡献。
爱因斯坦的伟大在于他完成了一场物理学的空间***。相对论颠覆了牛顿以来人们对时空本质的理解,将时间与空间、物质与能量编织成一个统一的整体。他的思想如利刃般划开经典物理学的帷幕,揭示了宇宙运作的深层法则。
更为难得的是,他那近乎独行侠式的思考方式——以一个专利局职员的身份,在远离学术中心的位置,仅凭思想实验与数学推演便重构了物理学的根基。这种“一人对抗全世界”的浪漫叙事,使他成为了科学天才的永恒象征。
而杨振宁的贡献则体现在他对物理学的对称性***中。他与李政道共同发现的宇称不守恒,打破了物理学界对左右对称的绝对信仰,揭示了自然法则在深层的不对称性。更为基础的是杨-米尔斯理论,这一为所有已知基本粒子及其相互作用提供数学框架的工作,成为了标准模型的基石。
从科学史的角度审视,爱因斯坦代表着科学***的完成时,他的理论在提出之初便以其完整性与颠覆性震撼学界;而杨振宁则体现了科学发展的进行时,他的主要贡献需要经过数十年的检验与消化,才逐渐显现其全部意义。
这种差异不仅关乎个人成就,更反映了二十世纪物理学研究范式的转变——从个人英雄主义时代走向了协作积累的时代。
两位巨匠的科学方法论也呈现出鲜明对比。爱因斯坦坚信“上帝不掷骰子”,终其一生追寻着统一场论的梦想;杨振宁则更加务实,他将自己的研究风格描述为“关注那些可以被计算的问题”。
这种差异某种程度上代表了理论物理学的两种进路——一种是基于哲学直觉的宏大建构,一种是扎根数学严谨的渐进探索。
中国科学事业的架构师
在物理学的深邃理论之外,杨振宁对中国科技发展的贡献同样是战略级的。从上世纪70年代中美关系解冻后率先访华,到80年代推动南开大学建立理论物理研究室,再到90年代末主导创办清华大学高等研究中心,他扮演的远不止是一位传道者。
他更像是一位顶层架构师,利用其在全球科学界的声望和人脉,为百废待兴的中国科学界搭建了与世界接轨的桥梁。
1971年,中美关系刚刚破冰,杨振宁就成为第一位回到新中国的世界级华裔科学家。这个时间节点暗藏凶险:中美尚未建交,尼克松访华要等到次年2月。联邦调查局为此约谈他12次,警告“可能失去美国公民身份”。
这次访问的隐形价值远超预期。他提交的“亲友会见名单”成为特殊时期的护身符。邓稼先因被列入名单,得以暂停审查、重返核试验基地。据许鹿希回忆,同期至少20名核物理学家因此免遭迫害。
2003年,81岁的杨振宁先生做出了一个重要决定——全职回国,定居清华园。他不是回来养老的。他亲自为清华大学的本科生讲授《普通物理》,一讲就是十几年。他创办了清华大学高等研究院,为中国引进了姚期智、施一公等一大批顶尖人才。
网上一些声音称杨振宁“回国养老”,然而一个鲜为人知的事实是,杨振宁在上世纪60年代在美国就是50多万美元的年薪,世界顶级的科学院都几乎给了他院士身份,在哪里不能“养老”?
他力主建立的清华高等研究中心,效仿普林斯顿模式,成为吸引顶级人才回流的“梧桐树”,图灵奖得主姚期智的回归便是其中典范。实际上,他引进的人才大把,这就是现在国内顶级计算机人才培养的清华“姚班”来源。
2015年,93岁的他放弃美国国籍,正式恢复中国国籍。面对镜头,他说:“我的身体里,循环着的是我父亲的血液,是中华文化的血液。”
科学史上的定位
当评价科学家的历史地位时,不能仅看其当下的知名度,而应考察其思想对科学发展的持续影响力。杨-米尔斯理论的重要性随着时间推移愈发凸显,它提供的数学框架已成为当代粒子物理研究的通用语言。这种“润物细无声”的深远影响,与相对论石破天惊的***性,构成了科学进步的两种基本模式。
诺贝尔奖得主弗里曼·戴森评价杨振宁的工作“与牛顿、麦克斯韦和爱因斯坦的贡献属于同一等级”。
中国核物理学者邓稼先表示“如果不是诺贝尔奖规定每个人只能在同一个领域获一次奖的话,杨振宁应该再获一次诺贝尔奖。”
清华大学教授聂华桐评价杨振宁的物理学地位时说:“我们常常可以听到一些物理学家的名字,像麦克斯韦、爱因斯坦,量子力学初建时的海森堡、薛定谔以及狄拉克。现在再要往下排的话,我想杨先生的名字就要算在里面了。”
授予杨振宁“鲍威尔科学成就奖”的美国权威机构富兰克林研究所称赞其成果“对20世纪下半叶基础科学研究的广大领域产生了巨大的影响”,“给人类对宇宙基本作用力和自然规律提供了理解”,认为杨-米尔斯理论“深远地重新规划最近40年物理学和现代几何学的发展。已经排列在牛顿、麦克斯韦和爱因斯坦的工作之行列,并必将对未来几代有类似的影响”。
这些来自同行的评价,反映出科学界对于杨振宁历史地位的肯定。
杨振宁的成就体现了华人科学家在国际科学舞台上的崛起。他是首位获得诺贝尔奖的华人科学家,在西方主导的科学世界中证明了中国人的智慧与创造力。在文化意义上,杨振宁代表着非西方世界在现代科学中的崛起,他的成功预示着科学真正成为全人类共同事业的未来。
遗产与影响
杨振宁的遗产是双重的:在物理学层面,他留下了支配微观宇宙的数学方程,其影响力将与人类文明共存;在中国,他则是一位务实的建设者,为科技人才的成长铺平了道路。
他的科学贡献已经深度融入现代物理学的血脉,成为后续研究者不可或缺的语言和工具。
在人类理解宇宙的永恒探索中,每一位伟大的科学家都是一座灯塔。爱因斯坦照亮了二十世纪初的物理学***,杨振宁则指引了二十世纪中后期的理论发展。
对于中国人来说,杨振宁是我们共同的骄傲,是那个独一无二的存在。
正如美籍华裔物理学家丁肇中说:“中国人在国际科学坛上有建立不朽之功绩者,乃自杨振宁始。”