2021-06-16 09:05:41　來源: 黑Lu

　　很多國內(nèi)的朋友認(rèn)識楊振寧的名字,，可能就是因為他和李政道先生獲得了首個華人諾貝爾獎。多年來中國還是一直在當(dāng)觀眾，看著其他國家的杰出人物來領(lǐng)諾貝爾獎,。這個零的突破對中國來說也算是來之不易,。

　　雖說宇稱不守恒為楊振寧贏得了物理學(xué)的諾貝爾獎，但這并不是他的最高成就,，楊先生最大的貢獻(xiàn)是楊-米爾斯理論,。

　　楊-米爾斯理論是現(xiàn)代規(guī)范場論和粒子物理標(biāo)準(zhǔn)模型的基礎(chǔ)。其實,，楊-米爾斯理論是一個背景更加宏大的故事,。宇稱不守恒雖然也影響了物理學(xué)的方方面面，但是我們把它單獨拎出來還是馬馬虎虎能講清楚的,，而楊-米爾斯理論就不一樣了,，想要把它搞清楚，我們得把視角上升到整個物理學(xué)發(fā)展的高度上來,，因為這是一個跟物理學(xué)主線密切相關(guān)的故事,。

　　大自然中有各種各樣的現(xiàn)象，有跟物體運(yùn)動相關(guān)的,，有跟聲音,、光、熱相關(guān)的,，有跟閃電,、磁鐵相關(guān)的，也有跟放射性相關(guān)的等等,。物理學(xué)家們就去研究各種現(xiàn)象背后的規(guī)律,，然后他們得到了一堆關(guān)于運(yùn)動啊，聲學(xué),、光學(xué),、熱學(xué)之類的定律。

　　這些所謂的定律實在是太多了,，于是物理學(xué)家們就想用一種大統(tǒng)一的理論去統(tǒng)合全部,。試想一下，這個想法是不是很大膽,，也讓人振奮,？

　　物理學(xué)家的統(tǒng)一之路，也是這樣浩浩蕩蕩地開始的,。

　　牛頓統(tǒng)一了天上和地上的力,，麥克斯韋統(tǒng)一了電、磁,、光,。到了19世紀(jì),，隨著人們對微觀世界研究的深入，許多在宏觀上風(fēng)牛馬不相及的東西,，在微觀層面上卻很好的統(tǒng)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(zhì)上就是電磁力,。并且,，這些分子,、原子運(yùn)動的快慢，在宏觀層面上居然體現(xiàn)為溫度,，然后熱現(xiàn)象就變成了一種力學(xué)現(xiàn)象,。

　　于是，到了19世紀(jì)末,，人類所有已知現(xiàn)象背后的力就都?xì)w結(jié)為引力和電磁力,，其中引力由牛頓的萬有引力定律描述，電磁力由麥克斯韋方程組描述,。但尷尬的是,，麥克斯韋方程組和牛頓力學(xué)這套框架居然是矛盾的，那么到底是麥克斯韋方程組有問題還是牛頓力學(xué)的這套框架有問題呢,？

　　愛因斯坦說麥克斯韋方程組沒毛病,，牛頓的框架有問題。于是愛因斯坦升級了一下牛頓的這套框架,，在新框架下繼續(xù)跟麥克斯韋方程組愉快的玩耍,，這套升級后的新框架就叫狹義相對論。

　　愛因斯坦用廣義相對論馴服了引力,，用狹義相對論安置好了電磁力之后,，接下來的路就很明顯了：統(tǒng)一引力和電磁力，就像當(dāng)年麥克斯韋統(tǒng)一電,、磁,、光那樣，畢竟用一套理論解釋所以的物理現(xiàn)象是物理學(xué)家們的終極夢想,。但是,，愛因斯坦窮盡他的后半生都沒能統(tǒng)一引力和電磁力。不僅如此,，隨著實驗儀器的進(jìn)步,，人們撬開了原子核,，在原子核內(nèi)部又發(fā)現(xiàn)了兩種新的力：強(qiáng)力和弱力。

　　所以,，我們現(xiàn)在的局面變成了有四種力：引力,、電磁力、強(qiáng)力和弱力,。其中,，引力用廣義相對論描述，電磁力用麥克斯韋方程組（量子化之后用量子電動力學(xué)QED）描述,，強(qiáng)力和弱力都還不知道怎么描述,，統(tǒng)一就更別談了。

　　然后,，楊-米爾斯理論登場了：現(xiàn)在強(qiáng)力就是用楊-米爾斯理論描述的,，弱力和電磁力現(xiàn)在已經(jīng)實現(xiàn)了完全的統(tǒng)一，統(tǒng)一之后的電弱力也是用楊-爾斯理論描述的,。也就是說,，在四種基本力里，除了引力,，其它三種力都是用楊-米爾斯理論描述的,，所以你說楊-米爾斯理論有多重要？

　　同時,，我們也要知道,，楊-米爾斯理論是一套非常基礎(chǔ)的理論,，它提供了一個非常精妙的模型,，但是理論本身并不會告訴你強(qiáng)力和電弱力具體該怎樣怎樣。蓋爾曼他們把楊-米爾斯理論用在強(qiáng)力身上,，結(jié)合強(qiáng)力各種具體的情況,，最后得到的量子色動力學(xué)（QCD）才是完整描述強(qiáng)力的理論。格拉肖,、溫伯格和薩拉姆等人用來統(tǒng)一弱力和電磁力的弱電統(tǒng)一理論跟楊-米爾斯理論之間也是這種關(guān)系,。他們之間的具體關(guān)系我們后面再說，這里先了解這些,。

　　以上就是一部極簡的物理學(xué)統(tǒng)一史,，只有站在這樣的高度，我們才能對楊-米爾斯理論有個比較清晰的定位,。統(tǒng)一是物理學(xué)的主線,，是無數(shù)物理學(xué)家們孜孜以求的目標(biāo)，楊-米爾斯能在這條主線里占有一席之地,，其重要性不言而喻,。

　　在物理學(xué)的統(tǒng)一史里,，有一個人的工作至關(guān)重要，這個重要倒不是說他提出了多重要的理論（雖然他的理論也極其重要）,，而是他顛倒了物理學(xué)的研究方式,。以他為分水嶺，物理學(xué)家探索世界的方式發(fā)生了根本的改變,。正是這種改變,，讓20世紀(jì)的物理學(xué)家們能夠游刃有余地處理比之前復(fù)雜得多得多的物理世界，讓他們能夠大膽的預(yù)言各種以前想都不敢想的東西,。這種思想也極其深刻地影響了楊振寧先生,，楊振寧先生反過來又把這種思想發(fā)揚(yáng)光大，最后產(chǎn)生了精妙絕倫的楊-米爾斯理論,。

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