杨振宁走了物理学的黄金时代落幕了

刚过完103岁生日的杨振宁先生，走了。刷手机的时候，突然弹出来这么一条消息。那一瞬间，我感觉时间都停了一下。斯人已逝，今天，我们更需要记住的，是这位科学巨擘对中国，以及对全人类的贡献。杨老曾经说，自己最大的贡献可能是克服了中国人不如人的想法。这话听起来可能有点谦虚，但你得知道，在很长一段时间里，世界主流物理学的桌子上基本没有华人，甚至出现过“中国人适不适合搞科研”这种论调。而杨振宁，是第一个彻底破除这种偏见的人。他不仅证明了中国人能够做出顶级的科学发现，还直接改变了人类对物理学的认知。而他的故事，要从20世纪初，战火纷飞的昆明说起。1938年秋天，16岁的杨振宁考入西南联大物理系，在吴大猷、叶企孙这些大师的熏陶下，少年杨振宁打下了坚实的物理学基础。后来，他远赴美国芝加哥大学，又师从“氢弹之父”泰勒，同时也深受费米的影响。可以说，他集齐了当时物理学界最顶级的导师天团，属实是天才少年无疑。而他之后的成就，也证明了他无愧于这份顶级传承。我们现在一提到杨振宁，大部分人首先想到的可能是诺奖。但其实，真正奠定他历史地位的并不止于此，一个在物理学圈内流传甚广的“八卦”是：宇称不守恒，只是杨先生“三流”的工作。那这个“三流”的工作是什么，简单来说，就是回答一个很简单的问题：我们的世界，和镜子里的世界，物理规律是一样的吗？在1956年之前，全世界的物理学家都觉得，那必须一样啊！对称性显而易见是当时的物理学里最优雅、最明摆着的事儿。上帝造物，怎么可能左撇子和右撇子还不一样呢？但在微观层面，一些粒子（θ-τ粒子）的衰变，怎么算都跟“宇称守恒”对不上。当时几乎所有物理学家都觉得是实验搞错了，或者有啥未知粒子。但只有杨振宁和李政道这两个年轻人，提出了一个石破天惊的想法：有没有可能，不是实验错了，而是在弱相互作用（比如粒子衰变）这个领域，上帝他老人家，就是个左撇子？这想法一提出来，整个物理学界都炸了。物理学家泡利直接说：“我不信上帝是个左撇子！”结果华裔女物理学家吴健雄女士用一个极其精巧的“钴-60实验”，干净利落地证明了宇称真的不守恒！这个发现直接把物理学大厦的一根承重柱给敲断了，更重要的是，它给了当时一片迷茫的物理学界一剂强心针，为后来“标准模型”的建立扫清了最大的思想障碍之一。第二年，35岁的杨振宁获得诺贝尔奖。而他同时代的物理学大家们，大部分都是在20年后才拿到自己的诺奖。一个“三流”的工作，就能让他扬名立万，那他“一流”的工作得有多恐怖？这个排在第一位的，就是1954年他和米尔斯一起提出的——杨-米尔斯理论，也叫规范场论。这个理论听起来很深奥，实际理解起来也并不简单。众所周知，宇宙有四种基本力。牛顿统一了天上的力和地上的力，麦克斯韦统一了电、磁、光。但到了20世纪，物理学家们发现四种力的后两种，强核力和弱核力，别说统一了，连他们是个啥玩意儿都很难搞明白。因为当时的物理学研究就是“摸着石头过河”。要先做实验，观察海量数据，然后试图从数据里凑出一个数学公式来。从爱因斯坦开始，科学家们找到个新路子。简单说就是，先找到一个绝对可靠的“对称性”，然后直接从数学上推导出物理理论，最后再用实验验证。这就是“对称决定相互作用”，一种哥白尼式革命。而杨振宁先生就是爱因斯坦这个思想最正统、最强大的继承者。他发现，电磁力，就是从一个叫“U(1)群局域规范对称性”的东西里“长”出来的。那么既然电磁力可以，那强力、弱力，是不是也可以？这个想法在当时可以说是惊世骇俗。最难的地方在于，电磁力的对称性是满足交换律的（就像3+5=5+3），而强力和弱力背后的对称性是不满足的（就像你先左转再右转，和你先右转再左转，结果完全不同）。把这个理论从满足交换律的“阿贝尔群”，推广到不满足交换律的“非阿贝尔群”，这中间的鸿沟，就像是从二维世界升级到三维世界。即便是杨先生这样数学功底深厚的物理学家，也花了十几年时间，才最终填平了这道天堑。所以这个理论有多牛呢？如果说之前的物理学定律像一个个独立的APP，牛顿管宏观，麦克斯韦管电磁，各管一摊。那杨-米尔斯理论，就是给所有这些APP写了一个底层的操作系统。从此以后，物理学家们想描述一种新的力，不用再去猜谜了。只要找到它背后的对称性，代入杨-米尔斯理论这个公式里，啪一下，描述这个力的理论就出来了。比如说，强力背后的对称性是夸克的色对称（SU(3)群），代入公式，就得到了完美描述强力的量子色动力学（QCD）。弱力和电磁力的对称性是统一的，代入公式，就得到了弱电统一理论。我们现在粒子物理学的“标准模型”，那个统治了物理学半个世纪的集大成理论，它的数学基础，就是杨-米尔斯理论。宇宙四种基本力，除了引力，剩下三种，全都被统一在了这个框架之下。甚至连终极理论最有力的竞争者——超弦理论，都离不开它。可以说，这是通往物理学终极问题的必经之路。如果这还不够直观，那这么说吧：这个理论当时有个小“bug”（质量问题），后来有个人修补了一下，这个人叫希格斯，就是发现了上帝粒子那个，也因此拿了诺奖。一个理论的提出者是传奇，连给它打补丁的人都能拿诺奖，你就知道这个理论本身是什么级别了。丁肇中在杨振宁70岁生日宴会上曾这样说：提到20世纪的物理学的里程碑，我们首先想到三件事，一是相对论（爱因斯坦），二是量子力学（狄拉克），三是规范场（杨振宁）。邓稼先夫人许鹿希回忆说，邓稼先多次讲，杨振宁的规范场理论是可以和牛顿万有引力定律相媲美的，比他获得诺奖的宇称不守恒定律有更深远的意义。实际上，除了规范场论，他提出的李杨相变理论，成了现代相变理论（就是水怎么结成冰这种）的基础。他发现的杨-巴克斯特方程，成了可积系统理论的基础，还深刻影响了数学里的“纽结理论”——当代最牛的物理学家之一威滕，就是靠这个方向拿的菲尔兹奖。更恐怖的是，他在构建杨-米尔斯理论时，天才地将一种叫“纤维丛”的数学工具引入了物理学。这直接引发了数学与物理之间第三次伟大的融合革命。前两次，一次是牛顿的微积分，一次是爱因斯坦的广义相对论与黎曼几何。所以，当你把这一切都放在一起看，你就能理解一个听起来很夸张的评价：如果中国在世界上有足够的文化话语权，杨振宁就是当代的牛顿和爱因斯坦。当然了，我知道很多人对他最大的争议，是关于他的国籍和回归时机。因为我们初中课本里的那篇《邓稼先》，正是出自杨振宁先生的笔下，所以经常有人拿他和邓稼先先生比，说他没有在祖国最需要的时候回来。对此，杨先生自己解释过，他的长项是理论物理，在那个年代的中国确实没有用武之地。但历史的评价需要放在更长的时间尺度里。1971年，中美关系刚刚破冰，杨振宁是第一批回国探访的美籍华裔科学家。当年，周总理花五个小时来接见宴请他，可以说是超级礼遇。而他也没辜负这份礼遇。他为中美科技交流搭起了第一座桥梁，也把世界最前沿的科学思想带回了这片他心心念念的土地。他甚至参与过保钓运动，在美国参议院听证会上，从历史、地理角度，为中国对钓鱼岛的主权作证。他的演讲还影响了一大批当时来自中国台湾的留美学生，让他们坚定了学成后要回到大陆报效祖国的决心。而在此后的几十年里，他也频繁回国讲学，为中国的科学事业，可以说是倾尽了心血。清华前校长王大中说，没有杨先生，清华物理系就没有今天的成就。中科院院士葛墨林说，杨先生无偿协助中国建设了几十座实验室。他用自己的声望和人脉亲自推荐了1200多名中国学者出国深造，这些人里，后来出了好几位大学校长和两院院士。他还一手促成了中科大少年班的创建，改变了无数天才少年的命运。他推动建立了南开数学所、清华高等研究中心，并把自己的工资、存款，乃至夫妇二人的积蓄，都捐了出来，设立奖学金，引进像姚期智、林家翘、张首晟这样的顶级人才，可以说，没有杨振宁，就没有清华计算机系的成就。2003年，81岁的他选择叶落归根，定居清华园，重新站上三尺讲台，给本科生上基础物理课。他说：“每一次课前，我都要花两个小时认真备课。”他曾说：“我的身体里，循环着的是我父亲的血液，是中华文化的血液。”面对外界的种种议论，他始终保持着一个科学家的坦诚与理性。他的一生，遵循着内心的逻辑与对科学的忠诚，做出了属于他那个时代和个人处境的选择。所以，当我们今天悼念杨振宁先生时，我们悼念的不只是一个得过诺奖的华人科学家，而是一个重塑了人类宇宙观，比肩牛顿爱因斯坦的科学巨擘。我们悼念的，是一个在耄耋之年，依然愿意为故土播撒科学火种的师者，更是一个拥有拳拳报国之心的中华儿女。他留给我们的除了深奥的公式，还有仰望宇宙、探索未知、追求真理的精神，和那份跨越山海、最终归根的家国情怀。杨振宁走了。他是一个真正理解宇宙对称与破缺的人，也理解了人生的复杂与温柔。物理学第一定律是能量守恒。但从今天起，宇宙的总能量，似乎也永远地失去了一些什么。先生千古，星光不灭。“那些与我们同时代的光芒熠熠的人物，其实和伴随我们的日月星辰没什么区别，平时你总不大会时常想起他们，你总觉得他们永远会在。然而他们却又和日月星辰不同，是西沉了就不再升起，划过天幕就不再回来。他的光芒照耀到的地方越多，你越会感到随着他的离去，我们时代的一部分也随之定稿。后人翻阅时代的书页时，会清晰地看到这个天体陨落的注脚。”图片、资料来源：杨建邺：《杨振宁传》清华大学：杨振宁先生生平清华大学：杨振宁：清华园里的“大先生”60 YEARS OF YANG-MILLSGAUGE FIELD THEORIESRachel Suggs for Quanta Magazine搜狐网：诺奖科学家杨振宁为中国做了哪些贡献？知乎@长尾科技@谢哥等新华社、央视新闻等本文来自：差评X.PIN （ID：chaping321），作者：纳西，编辑：江江、面线