公众对杨振宁先生的认知,多数人常把镜头对准诺贝尔奖的“宇称不守恒”与晚年婚事的“82/28”。前者只是他五年级的作业,后者更是市井回声。真正奠定他在人类文明史地位的,是1954年与米尔斯写下的那几页非阿贝尔规范场方程:“杨-米尔斯理论“。
以下,本人尝试把整个物理学构架比作一个大鼎,来讲述观点。并探讨杨振宁在其中的位置。在下才学薄浅,此番“鼎喻”仅为个人管见,不一定正确,旨在抛砖引玉,共同讨论!
(按时间顺序)
给出运动三定律与万有引力,把地上的苹果和天上的行星写进同一本方程,人类第一次用数学真正“预言”未来。
2、麦克斯韦(1865)
把电、磁、光熔成一组四方程,让“场”取代“力”成为物理世界的新语言,并算出电磁波的速度就是光速。没有这块基石,就不会有后来的手机、电脑和互联网。
3、普朗克(1900)
为拟合黑体曲线被迫把能量切成一份份 ε=hν,“量子”一词悄然登场,经典连续世界的裂缝被敲开。
4、爱因斯坦(1905-1915)
1905 把时间和空间缝成四维织锦,1915 又把质量和能量绣成这块布的褶皱:引力就是几何,宇宙从此会唱歌。
5、诺特(1918)
证明“对称性 - 守恒律”:时间平移守恒能量,空间旋转守恒角动量……一条定理给所有物理定律装上骨架。
6、海森堡/薛定谔/玻恩等(1925-1927)
矩阵与波动两条路同时抵达:粒子不再走轨道,概率幅统治微观世界,测量瞬间把“可能”钉成“现实”。
7、狄拉克(1928-1930)
写下兼具量子与相对论的电子方程,负能解不是累赘,而是预言正电子的邀请函:反物质由此登场,量子场论的第一块基石落地。
8、杨振宁(1954)
把“相位自由”推广到“非阿贝尔相位自由”,杨-米尔斯规范场给出相互作用的几何配方,标准模型的钢筋骨架就此成形,所有现代粒子物理学的“房地产项目“都是建筑在这个钢筋骨架上的,由此直接催生 6 项诺贝尔奖(1969、1979、1999、2004、2013、2015)”、数十项诺奖级的物理发现,并推动至少 8 位数学家获得数学界“诺贝尔奖”。
牛顿、爱因斯坦、杨振宁可以比作鼎的三足,因为他们三人分别奠定了物理学三大核心领域的基石。
1、牛顿之足:宏观力学的奠基
• 贡献:经典力学体系(牛顿三大定律、万有引力定律)。
• 支撑领域:宏观、低速的物理世界。
• 意义:这是人类第一次用简洁的数学语言,成功地描述并预测了从地面物体到天体运行的规律,实现了物理学第一次大统一,构建了工业文明的物理学基础。没有这根“足”,整个鼎无从立起。
2、爱因斯坦之足:时空结构的重构
• 贡献:相对论(狭义相对论与广义相对论)。
• 支撑领域:高速、强引力场的宇宙尺度。
• 意义:他打破了牛顿的绝对时空观,揭示了时间、空间、物质和能量之间的内在联系,将引力诠释为时空的几何弯曲。这根“足”将我们的视野从地球和太阳系,拓展至整个宇宙的起源与演化。
3、杨振宁之足:微观相互作用的统一
• 贡献:杨-米尔斯规范场论。
• 支撑领域:微观粒子的基本相互作用。
• 意义:他提供的数学框架,成为了构建粒子物理标准模型的基石。电磁力、弱核力、强核力这三种基本力,都可以在这一框架下得到统一描述。这根“足”支撑着我们对于物质最深层次结构和规律的理解。
这三足共同的特点: 他们都提供了范式性的革命,其理论框架成为了一个时代物理学的核心支柱和尺度:
• 牛顿支柱:宏观(低速、日常尺度)
• 爱因斯坦支柱:时空(高速、宇宙尺度)
• 杨振宁支柱:微观(量子尺度)
鼎身决定了鼎的容量与形态,代表了物理学理论体系的丰富、完善与互联。这五位物理学家的贡献,正是构成了鼎身的主体结构与精妙连接。
1、麦克斯韦:电磁场的统一:“鼎身之基”
他将电、磁、光统一为“电磁场”,用麦克斯韦方程组完美描述。这不仅是场论的开端,其“光速不变”的结论也直接催生了爱因斯坦的相对论。他是连接经典与近代物理的关键。
2、普朗克:量子的诞生:“鼎身之料”
提出“能量量子化”假说,打开了量子世界的大门。没有普朗克抛出的这块“量子砖”,后续整个量子力学的宏伟大厦便无从建起。他为鼎身注入了全新的“物质”:量子。
3、海森堡:微观规律的体系化:“鼎身之型”
他(与薛定谔、玻尔等人共同)创立了矩阵力学等形式,尤其是提出“不确定性原理”,为量子力学确立了核心规则与哲学基础,使微观世界的奇异规律得以被系统化地描述和计算。
4、诺特:对称法则的揭示:“鼎身之纹”
她的 “诺特定理” (对称性对应守恒律)是物理学中最深刻、最美丽的原理之一。它揭示了自然界深层结构的内在和谐(如时间平移对称对应能量守恒)。这条“纹路”贯穿了整个鼎身,是连接三足与鼎体、统一宏观与微观的底层逻辑。
5、狄拉克:量子与相对论的融合:“鼎身之铆”
他提出的狄拉克方程,首次将量子力学与狭义相对论成功融合,并预言了反物质的存在。他就像坚固的“铆钉”,将代表微观世界的量子力学与代表高速时空的相对论这两大板块紧密地连接在一起。
以上用大鼎比喻,是对物理学历史的一个梳理,并对其内在逻辑结构进行一次哲学升华,不一定正确,请大家多多批评。
现在回到文章开头的问题,杨振宁到底贡献了什么?我相信通过用一个大鼎比喻来讲解,不是学物理的人也已经明白了杨振宁的贡献:他贡献了支撑物理学大鼎的三足之一。
结论:在支撑这个物理学大鼎中,牛顿、爱因斯坦、杨振宁三人并驾齐驱。
这是一个永恒的问题。三位“鼎足”都曾思考“神”的存在,但他们口中的“神”并不相同:
• 牛顿:宗教化的全能造物主(宗教性),这位神不仅一次性创造宇宙,还持续干预、维持自然律的运转。
• 爱因斯坦:哲学化的宇宙理性(哲学性),“斯宾诺莎的神”,即自然秩序本身;它不关心人类,只体现为数学对称与因果必然。
• 杨振宁:哲理化的自然之道(哲理性),“神”是方程式里那份无法再简化的对称之美,是《道德经》所言“道法自然”的科学注脚。杨振宁晚年常引“天人合一”,认为最深层的科学定律终将与中国哲学里的“道”相通。
于是出现一幅看似悖论的历史弧线:
牛顿曾用力学把宇宙从神学里“拉”出来,却在晚年又亲手把它放了回去;爱因斯坦把上帝“降格”为自然秩序后,仍忍不住说“上帝不掷骰子”;杨振宁则把“神”进一步稀释成一条再也化简不了的群论恒等式:越向前走,“神”越抽象,也越审美化。
所以,物理学的尽头未必是玄学,却几乎一定会撞上“为什么存在如此简洁、优美的定律”这一无法还原的问题。
当实验无法再给答案,剩下的选择只有两个:沉默,或称之为“道”。而我的理解则是“元亨利贞”,它囊括了宇宙从创生到运作的全部奥秘,与三位科学巨匠所探索的终极问题形成了跨越时空的共鸣:
• 元(创始):对应宇宙及其物理定律的起源,即牛顿、爱因斯坦、杨振宁所探索的“第一推动”或终极法则。
• 亨(通达):象征物理定律在整个宇宙中畅通无阻地运行,万物皆遵循统一的规则,如电磁波在真空中以光速传播。
• 利(合宜):体现为宇宙惊人的和谐与恰到好处的参数,使得生命与意识得以存在,即“宇宙为人择原理”所暗示的精妙平衡。
• 贞(正固):正指向物理定律的永恒、普适与不变性,是科学家信念的基石:自然律放之四海而皆准,历万古而常新。
【注】
1、鼎喻为作者首次提出,如有不当,请大家多多批评!
2、“元亨利贞”是我的微信签名(座右铭),也是我的微信群群名,几年来很多人不断问我为什么用这个名字,本文就是答案,这是从西方科学到东方智慧的完美回环。
因本人才学所限,必有疏漏,诚盼诸位方家不吝指正。(作者系博士;来源:昆仑策网【原创】,修订发布;图片来自网络,侵删)
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