杨振宁 (Chen Ning Yang) 1922年9月22日出生于中国安徽省合肥市。原籍安徽省原凤阳府。杨振宁的父亲杨克纯(字武之)是美国芝加哥大学的数学博士,回国后曾任清华大学与西南联合大学数学系主任多年。杨振宁1938年至1944年在中国西南联合大学物理系读书,先后获学士、硕士学位。杨振宁的学士论文的导师是吴大猷,硕士论文导师是王竹溪。1945年赴美求学,1948年获芝加哥大学哲学博士学位。1958年至1979年获普林斯顿大学和波兰、美国等6所院校的理学博士学位。曾先后任普林斯顿高级研究所研究员和普林斯顿大学教授。是美国科学院院士、英国皇家学会会员。1966年起任纽约州立大学石溪分校艾伯特·爱因斯坦讲座教授兼理论物理研究所所长。1999年5月21日正式退休,石溪分校同日将理论物理研究所命名为“杨振宁理论物理研究所”,同年被该校授予一等荣誉博士学位。杨振宁 杨振宁于1956年与李政道教授共同提出弱相互作用中宇称不守恒原理,因而共获1957年诺贝尔物理学奖。这一原理彻底改变了人类对对称性的认识,为人们正确认识微观粒子世界开辟了新天地。提出非阿贝尔规范场理论,大大促进了四种基本相互作用的研究。杨振宁在粒子物理方面做了大量的开拓性工作。另外,杨振宁还是统计物理、凝聚态物理、量子场论、数学物理等诸多领域中重要研究方向的先驱和奠基人。1971年以来,他多次到中国探亲、访问和讲学,同时努力帮助中国学者和留学生在美进行科研和学习,在促进中美科技交流和合作中起了重要作用。1998年6月,清华大学授予杨振宁为清华大学名誉教授,1994年6月他被选为中国科学院首批外籍院士。夫人杜致札(已故)是杜聿明的女儿,她是杨振宁在昆明西南联合大学附属中学教书时的学生。他们于1950年结婚,生有两子一女:长子杨光诺、次子杨光宇和女儿杨又礼。
如果要评选“爱因斯坦后的第一人”的话,杨振宁先生或与其同等伟大的前沿物理学家才有资格入围,我在这里整理了相关知识,快来学习学习吧!
在世的最伟大的物理学家杨振宁
一、先看一些对他的不同评价
1.1956年提出宇称不守恒,次年即获得诺贝尔奖,成为第一位华人诺奖得主。杨振宁创建了并主持了纽约大学石溪分校的理论物理研究所,1997年该研究所更名为杨振宁理论物理研究所。
2.有7个诺奖是因为找到杨振宁的标准理论所预测的粒子而获奖的,例如丁肇中、希格斯;通过研究标准理论获得成就,而间接获得诺奖的有几十个;杨振宁垄断了理论物理,带领徒子徒孙几乎垄断了六十年来诺奖物理奖的理论物理和粒子物理部分;另外有6个菲尔兹奖是研究杨振宁的方程而来的(3个和杨米尔斯方程相关,3个和杨巴克斯特方程相关)。
盖尔曼是夸克之父。他处处和费曼较劲不服气。但是盖尔曼在杨振宁面前很谦虚,他自己多次声称量子色动力学不过是将杨振宁标准模型的su(2)对称性扩展到su(3)而已。杨振宁多次生日,他都不远万里赶过来参加。
3.1994年,美国富兰克林学会将北美地区奖额最高的科学奖(25万美元)——鲍尔奖颁发给杨振宁。颁奖的正式文告指出,授奖给杨振宁是因为他提出了一个广义的场论,这个理论综合了有关自然界的物理规律,为我们对宇宙中基本的力提供了一种理解。作为20世纪观念上的杰作,它解释了原子内部粒子的相互作用,他的理论很大程度上重构了近40年来的物理学和现代几何学。这个理论模型,已经排列在牛顿、麦克斯韦和爱因斯坦的工作之列,并必将对未来几代产生类似的影响。富兰克林学会排名,杨振宁在前四名。前三位都去世了,在世的杨振宁是第一没有争议吧?
4.说一些题外话,杨振宁是世界多个国家科学院院士,美中俄三个超级大国科学院院士,韩国科学院名誉院长;杨振宁获得的荣誉奖章奖项数不胜数,科学界重要奖项全部囊括。可以确定的说,华夏子孙自炎黄算起只有杨振宁一个人长期占据科技巅峰,引领文明的发展。
不完全统计:杨振宁接受过院士头衔的单位有:中国科学院、美国国家科学院、英国皇家学会、俄罗斯科学院、教廷宗座科学院(罗马教皇学院)、巴西科学院、委内瑞拉科学院和西班牙皇家科学院,等等。
5.“在世最伟大的理论物理学家,没有之一。”学术界习惯于把他排在历史前十甚至前五。
6.Yang-Mills场是基础理论的基石之一。过上十万年,百万年,千万年,只要人类文明还存在,他的名字就会被印在课本上,这造福了全人类的伟大工作,真正值得万世瞻仰。能拿去跟牛顿、爱因斯坦相比。
7.杨振宁真的太伟大了,至少目前在美国人心中是这样,按照美国物理学界的权威评价,杨振宁是继爱因斯坦和费米之后,第三位物理学全才。一些美国人甚至认为他是在世的爱因斯坦。他在统计力学、凝聚态物理、粒子物理、场论等物理学4个领域的13项世界级贡献。(见后文)物理学家按照贡献排名,第一梯队是牛顿、爱因斯坦、麦克斯韦和杨振宁。其他人请到第二梯队第三梯队去找。
8.按照美国物理学界的权威评价,杨振宁是20世纪中继爱因斯坦和费米之后,第三位具有全面的知识和才能的“物理学全才”,是华人当中知名度最高的当代科学家之一。曾任布洛克海文国立实验室主任的实验物理学家萨奥斯说:“杨振宁是一位极具数学头脑的人,然而由于早年的学历,他对实验细节非常有兴趣。他喜欢和实验学家们交谈,对于优美的实验极为欣赏。”美国物理学家、诺贝尔奖获得者赛格瑞(E.Segre)推崇杨振宁是“全世界几十年来可以算为全才的三个理论物理学家之一”。
9.在2000年的时候,《自然》评选了人类过去千年以来最伟大的物理学家,全人类总共只有20多人上榜(人类物理学终极封神榜单),杨振宁先生在这个评选中名列18位,并且他还是这个榜单里唯一一个活着的物理学家。与他一同登上这个榜单的其他人全部都是已作古的大牛,包括(牛顿,爱因斯坦,麦克斯韦,薛定谔,波尔,海森堡等等……)。
10.据搞理论物理的朋友说,杨老有12项诺贝尔奖级别的贡献,当世理论物理贡献第一,有史以来前五。去全世界哪所大学都会享受最好的待遇,何况中国的养老条件和医疗水平还不如西方发达国家。一句话概括:你能认识到的杨振宁的伟大程度=Exp(你的学识程度)。
早在五十年代,杨振宁在美国物理学界就差不多是最高薪酬者,年薪五十万美金,他被称为战后最伟大的天才,战后著名天才有盖尔曼,费曼,图灵,冯.洛伊曼,哥德尔,但是所有这些人认为第一伟大的天才还是杨振宁。
五十年来所有的粒子物理学家的诺奖,大半功劳来自杨振宁,比如希格斯粒子,是希格斯使用杨振宁的标准理论做的预测,希格斯粒子是宝石但藏宝图是杨振宁提供的,杨振宁徒子徒孙诺奖几十个,标准理论描述了62种基本粒子,也解释了四种基本力,已经是一统天下的物理教皇了,地位超爱因斯坦。
二.科学上的贡献
杨振宁十三项 “诺奖级别” 的成果
(A)统计力学
A1. 1952 Phase Transition(相变理论)。论文序号: 52a,52b, 52c。
A2. 1957 Bosons(玻色子多体问题)。 论文序号:57h, 57i,57q。
A3. 1967 Yang-Baxter Equation(杨-Baxter方程)。论文序号: 67e。
A4. 1969 Finite Temperature(1维δ函数排斥势中的玻色子在有限温度的严格解)。论文序号: 69a。
(B)凝聚态物理
B1. 1961 Flux Quantization(超导体磁通量子化的理论解释)。论文序号: 61c。
B2. 1962 ODLRO(非对角长程序)。论文序号: 62j。
(C)粒子物理
C1. 1956 Parity Nonconservation (弱相互作用中宇称不受恒)。论文序号: 56h。
C2. 1957 T,C andP (时间反演、电荷共轭和宇称三种分立对称性)。论文序号:57e。
C3. 1960 Neutrino Experiment(高能中微子实验的理论探讨)。论文序号: 60d。
C4. 1964 CP Nonconservation(CP不守恒的唯象框架)。论文序号: 64f。
(D)场论
D1. 1954 Gauge Theory(杨-Mills规范场论)。论文序号: 54b, 54c。
D2. 1974 Integral Formalism(规范场论的积分形式)。论文序号: 74c。
D3. 1975 Fiber Bundle(规范场论与纤维丛理论的对应)。论文序号:75c。
以上引用自:Beauty and Physics: 13importantcontributions of Chen Ning Yang, Int. J. Mod. Phys. A 29, No. 17,1475001(2014)
2012年,90岁的杨振宁收到的一件生日礼物是一个8cm×8cm×6.6cm的黑色立方体。立方体的底部刻着“恭祝/杨振宁教授/九十华诞/清华大学”,上平面刻着杜甫诗句“文章千古事,得失寸心知”,而4个垂直平面则从左侧开始顺时针依次刻着他对统计力学、凝聚态物理、粒子物理、场论等物理学4个领域的13项重要贡献。这让人联想到所谓的朗道(Landau)十诫。
事已至此,连上述论文题目都看不懂的喷子们,也只好拿邓稼先和翁帆说事儿了。这十三项贡献的简单说明放在附录,有兴趣的自己去慢慢看吧。
三.对清华的贡献
现在杨在清华,清华物理系建系区区三十年,在杨的远见卓识下,如今清华的物理科研水平是中国离世界顶尖大学水平最近的物理系。当年张守晟来找杨做粒子物理,杨劝其做凝聚态理论,张如今因理论预言拓扑绝缘体并被实验证实,开创了一个崭新的巨大的领域,并成为了诺贝尔奖的热门获选人。而杨当时不看好的粒子物理,这几十年来,除了实验缓慢地不断验证几十年前的理论以外少有进展。杨当年的眼光不可谓不毒辣。而张如今也一定程度上因杨的人脉而在清华兼职,并且帮助培养了清华本土博士祁晓亮成为斯坦福的教授。
在清华物理基地科学班的教学模式,清华IAS的建立,以及凝聚态和冷原子领域方面,我国的物理学研究的积累很大程度上和老杨有关系,尤其是08年前后那些个论文,很大程度上对于我朝理论物理的研究团队培养做出了贡献。90年代清华物理系甚至请不到一些一流的研究者来组建团队,甚至某些课还要请外校的来上,杨振宁以个人影响力把清华物理系的基础给打了起来,以私人社交圈招了不少大牛研究者。而这个影响是全中国业界都受益的,那代人或多或少都受了老杨物理学界私人社交圈的影响,而凝聚态和冷原子恰恰也是我朝弯道上赶上世界水平的一些领域。包括偏向工科的东南大学,物理学在凝聚态的水平也是极高,所以老杨对于我朝物理学的成长确实是做了力所能及的贡献。
四.对中国的贡献
杨振宁早在WEN革期间就回国讲学,成为中美关系解冻后的第一位来华访学的知名华裔科学家,为中美人民的相互了解做出了巨大贡献。
浩劫结束后,中国百废待兴,杨振宁多次回国讲学,为被浩劫阻碍的中国物理学界带来了前沿知识。他在八十年代推动南开大学建立理论物理研究室,促成了亿利达青少年发明奖的设立。到了九十年代末,杨振宁促成了清华大学高等研究中心的建立,吸引大量优秀科学家回国服务,其中包括首位亚裔图灵奖获得者姚期智。
这些年,杨振宁为中国科学发展做出了数不清的贡献,把中国在部分领域拉到了世界一流水平,同时还推荐了上千名优秀学生赴国外深造。
附录A 杨振宁的个人经历
早年经历:
1922年10月1日,杨振宁生于中国安徽合肥三河镇,现安徽省合肥市肥西县。
1938年夏,杨振宁以高二学历报名参加统一招生考试,以出色的成绩被西南联大录取。
1942年,20岁的杨振宁毕业于昆明的国立西南联合大学物理学系,本科论文导师为北京大学吴大猷教授。
1944年,杨振宁在国立西南联合大学研究生毕业,硕士论文导师是清华大学王竹溪教授。
留学海外:
1945年,杨振宁得到庚子赔款奖学金去了美国考就读于芝加哥大学。
1948年获芝加哥大学哲学博士学位,博士论文导师是爱德华·泰勒教授。
1949年,杨振宁进入普林斯顿高等研究院进行博士后研究工作,开始同李政道合作。当时的院长奥本海默说,他最喜欢看到的景象,就是杨、李走在普林斯顿草地上。
1954年杨振宁和已故的米尔斯提出了一个称为非阿贝尔规范场的理论结构。
1956年,杨振宁和李政道共同发表了一篇文章,推翻了物理学的中心信息之一——宇称守恒基本粒子和它们的镜像的表现是完全相同的。
1957年,杨振宁与李政道因共同提出宇称不守恒理论而获得了诺贝尔物理学奖。他们两个人是最早获得诺贝尔奖的华人。
1958年当选“中央研究院”院士。
1962年杨振宁与李政道分道扬镳。杨振宁拒绝谈论是什么原因使得他们的关系变得紧张的。他说:“这是我生命中最令我感到遗憾的事情。我要说,这是一个悲剧。”他们两人已经有几十年没有讲话了。
加入外籍:
1964年,杨振宁成为美国公民。此前获得诺贝尔物理学奖时仍为中国公民。
1965年当选美国国家科学院院士。1966年起任纽约州立大学石溪分校艾伯特·爱因斯坦讲座教授兼理论物理研究所所长。
1971年夏,杨振宁回国访问,是美籍知名学者访问新中国的第一人。
1993年,当选英国皇家学会会员。
1994年,荣获美国费城富兰克林学院颁发之波维尔(Bower)奖。
1996年,获清华、交通两所大学颁授荣誉博士学位。
1997年出任清华大学高等研究中心荣誉主任。
1999年5月21日正式退休,石溪分校同日将理论物理研究所命名为“杨振宁理论物理研究所”,同年被该校授予一等荣誉博士学位。
2002年担任邵逸夫奖评审委员会主席。
回国定居:
2003年底回北京定居。
2004年11月,受聘海南大学特聘教授。
2009年,杨振宁居于北京清华大学,清华园照澜院里的一栋别墅是他的寓所“归根居”。
2012年6月30日,杨振宁在清华大学庆祝90岁生日,并获得了校方赠送的刻有其重大贡献的黑水晶一尊。
2004年12月24日,82岁高龄的杨振宁与28岁广东外语外贸大学翻译系硕士班学生翁帆步入婚姻殿堂。
2017年2月,已放弃外国国籍成为中国公民的中国科学院外籍院士杨振宁正式转为中国科学院院士
附录B 杨振宁的主要工作与成果
一、相变理论
统计力学是杨振宁的主要研究方向之一。他在统计力学方面的特色是对扎根于物理现实的普遍模型的严格求解与分析,从而漂亮地抓住问题的本质和精髓。1952年杨振宁发表了3篇有关相变的重要论文。第一篇是他在前一年独立完成的关于2维Ising模型的自发磁化强度的论文,得到了1/8这一临界指数。这是杨振宁做过的最冗长的计算。Ising模型是统计力学里最基本又极重要的模型,直到1960s才被理论物理界广泛认识,看到了杨的尾灯。
1952年,杨振宁发表了两篇关于相变理论的论文,引起爱因斯坦的兴趣。论文通过解析延拓的方法研究了巨配分函数的解析性质,发现它的根的分布决定了状态方程和相变性质,消除了人们对于同一相互作用下可存在不同热力学相的疑惑。第二篇论文中的单位圆定理指出吸引相互作用的格气模型的巨配分函数的零点位于某个复平面上的单位圆上,这个理论精品至今翻出来放到统计力学和场论中仍然可以优雅到令人高潮。
二、玻色子多体问题
起源于对液氦超流的兴趣,杨振宁在1957年左右发表了一系列关于稀薄玻色子多体系统的论文。首先,他和黄克孙、Luttinger合作发表两篇论文,将赝势法用到该领域。在写好关于弱相互作用中宇称是否守恒的论文之后等待实验结果的那段时间,杨振宁双碰撞方法首先得到了正确的基态能量修正,然后又用赝势法得到同样的结果。得到的能量修正中最令人惊讶的是著名的平方根修正项,但当时无法得到实验验证。但是时间时间会给你答案,就象现在的分子生物学去证实达尔文,最近的引力波去印证爱因斯坦。随着冷原子物理学的发展杨振宁的判断也得到了实验证实。
三、杨—Baxter方程
1960年代,寻找具有非对角长程序的模型的尝试将杨振宁引导到量子统计模型的严格解。1967,杨振宁发现1维δ函数排斥势中的费米子量子多体问题可以转化为一个矩阵方程,后被称为杨—Baxter方程。1967年,杨振宁还写了一篇文章进一步探讨了此问题的S矩阵。后来人们发现杨—Baxter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,而他在文中发明的嵌套Bethe假设方法次年被Lieb和伍法岳用来解出了1维Hubbard模型。Hubbard模型后来成为高温超导的很多理论研究的基础。
四、维δ函数排斥势中的玻色子在有限温度的严格解
1969年,杨振宁将1维δ函数排斥势中的玻色子问题推进到有限温度。这是历史上首次得到的有相互作用的量子统计模型在有限温度(T > 0)的严格解。最近这个模型和结果也在冷原子系统中得到实验实现和验证。
五、超导体磁通量子化的理论解释
1961年,通过和Fairbank实验组的密切交流,杨振宁和Byers从理论上解释了该实验组发现的超导体磁通量子化,证明了电子配对即可导致观测到的现象,澄清了不需要引入新的关于电磁场的基本原理,并纠正了London推理的错误。将规范变换技巧运用于凝聚态系统中,跨界为王。相关的物理和方法后来在超导、超流、量子霍尔效应等问题的研究中广泛应用。
六、非对角长程序
1962年,杨振宁提出“非对角长程序(off-diagonallong-rangeorder)”的概念,从而统一刻画超流和超导的本质,同时也深入探讨了磁通量子化的根源。这是当代凝聚态物理的一个关键概念。1989 到1990年,杨振宁在与高温超导密切相关的Hubbard 模型里找到具有非对角长程序的本征态,并和张首晟发现了它的SO(4)对称性。
七、弱相互作用中宇称不守恒
对称性是物理学之美的一个重要体现,是20世纪理论物理的主旋律之一。从经典物理以及晶体结构,到量子力学与粒子物理,对称性分析是物理学中的有力工具。杨振宁堪称最美物理学家,对对称性分析极为擅长,能准确利用对称性,用优雅的方法很快得到结果,并且突出本质和巧妙之处。1999年,在StonyBrook的一次学术会议上,杨振宁被称为“Lord ofSymmetry”。
1950年,杨振宁关于π0衰变的论文以及他和Tiomno关于β衰变中相位因子的论文奠定了他在此领域中的领先地位。1956年,θ—τ之谜是粒子物理学中最重要的难题,当时普遍讨论宇称是否可以不守恒。杨振宁和李政道从θ—τ之谜这个具体的物理问题走到一个更普遍的问题,提出“宇称在强相互作用与电磁相互作用中守恒,但在弱相互作用中也许不守恒”的可能,将弱相互作用主宰的衰变过程独立出来,然后经具体计算,发现以前并没有实验证明在弱相互作用中宇称是否守恒。他们更指出了好几类弱相互作用关键性实验,以测试弱相互作用中宇称是否守恒。
吴健雄于1956年夏决定做他们指出的几类实验中的一项关于60Co β衰变的实验。次年1月,她领导的实验组通过该实验证明在弱相互作用中宇称确实不守恒,引起全物理学界的大震荡。因为这项工作,杨振宁和李政道获得1957年的诺贝尔物理学奖。1962年,杨振宁提出“非对角长程序(off-diagonallong-rangeorder)”的概念,从而统一刻画超流和超导的本质,同时也深入探讨了磁通量子化的根源。这是当代凝聚态物理的一个关键概念。1989 到1990年,杨振宁在与高温超导密切相关的Hubbard 模型里找到具有非对角长程序的本征态,并和张首晟发现了它的SO(4)对称性。
八、时间反演、电荷共轭和宇称三种分立对称性
质疑弱相互作用中宇称是否守恒的论文预印本引起Oehme于1956年8 月致信杨振宁提出弱相互作用中宇称(P)、电荷共轭(C )、时间反演(T)三个分立对称性之间的关系的问题。这导致杨振宁、李政道和Oehme 发表论文57e,讨论P、C、T 各自不守恒之间的关系。此文对1964年CP 不守恒的理论分析有决定性的作用。
九、高能中微子实验的理论探讨
1960年,为了得到更多弱相互作用实验信息,利用实验物理学家Schwartz 的想法,李政道和杨振宁在理论上探讨了高能中微子实验的重要性。这是关于中微子实验的第一个理论分析,引导出后来许多重要研究工作。
十、CP不守恒的唯象框架
1964年,实验上发现CP不守恒后,引发出众多乱猜其根源的文章。杨振宁和吴大峻没有理会那些脱离实际的理论猜测,而作了CP不守恒的唯象分析,建立了后来分析此类现象的唯象框架。Fermi名师高徒,我自当独辟蹊径。
十一、杨—Mills 规范场论
1954年,杨—Mills规范场论(即非阿贝尔规范场论)发表。这个当时没有被物理学界看重的理论,通过后来许多学者于1960 到1970年代引入的自发对称破缺观念,发展成今天的标准模型。这被普遍认为是20 世纪后半叶基础物理学的总成就。此论文从数学观点讲,是从描述电磁学的阿贝尔规范场论到非阿贝尔规范场论的推广。而从物理观点上讲,是用此种推广发展出新的相互作用的基础规则。
引力波最近大热,大家更了解了在主宰世界的4 种基本相互作用中,弱电相互作用和强相互作用都由杨—Mills 理论描述,而描述引力的爱因斯坦的广义相对论也与杨—Mills 理论有类似之处。杨振宁称此为“对称支配力量”。杨—Mills理论是20世纪后半叶伟大的物理成就,杨—Mills 方程与Maxwell方程、Einstein方程共同具有极其重要的历史地位。堪称物理学史上的一场革命。但是杨振宁的出发点并不是要颠覆什么,而是要在复杂的物理现象背后寻找一个原理,建立一个秩序。这种秩序的建立是杨振宁追求物理学之美和追求对称性的一个主要表现。
十二、规范场论的积分形式
杨—Mills 理论还把物理与数学的关系推进到一个新的水准。1970年左右,杨振宁致力于研究规范场论的积分形式,发现了不可积相位因子的重要性,从而意识到规范场有深刻的几何意义。
十三、规范场论与纤维丛理论的对应
1975年,杨振宁和吴大峻发表了论文75c,用不可积相位因子的概念给出了电磁学以及杨—Mills场论的整体描述,讨论了Aharonov—Bohm效应和磁单极问题,揭示了规范场在几何上对应于纤维丛上的联络。这篇文章里面附有一个“字典”,不禁让人想到牛顿给这个地球写《原理》,杨也当了一把翻译,把物理学中规范场论的基本概念准确地“翻译”成数学中纤维丛理论的基本概念。这个字典引起数学界的广泛兴趣,大大促进了数学与物理学以后几十年的成功合作。
附录C杨振宁的个人荣誉
所获荣誉称号:
1958年,当选台湾“中央研究院”院士。
1965年,当选美国国家科学院院士。
1993年,当选英国皇家学会会员。
1994年,当选为中国科学院外籍院士。
1996年,获清华大学、上海交通大学两所大学颁授荣誉博士学位。
1997年,获颁香港中文大学荣誉理学博士学位。
1999年,被纽约州立大学石溪分校授予一等荣誉博士学位。
2015年3月,被台湾大学授予名誉理学博士学位。
2015年3月,被澳门大学授予2014年度荣誉博士学位。
此外,杨振宁还获得俄罗斯科学院院士、教廷宗座科学院(罗马教皇学院)院士以及巴西科学院、委内瑞拉科学院和西班牙皇家科学院等多个欧洲和拉丁美洲科学院的院士荣衔,以及多家大学的荣誉博士学位。
高中物理的学习方法
我们学任何一门课程,既要靠老师“扶着走”,也要主动学会“自己走”。特别对于物理,自学更不可少。我们通常所说的预习,在一定程度上也就是自学。也许有人认为自己不具备自学能力,这不要紧,只要你有了对学习的兴趣,自学自然就有了动力,也就有了良好的开端。一个人对某一学科的学习兴趣是后天养成的。实际上,我们可以由自学来培养自己的学习兴趣。自学,可以自己精读课本,也可以广泛涉猎课外书籍,扩充知识面。这样,自学既给我们带来了知识,又带来了兴趣。兴趣可以进一步促进学习,学习又为自学提供了基础,自学与学习可以互为补充,共同前进。自学除了平时挤一点时间外,寒暑假是自学的好时机。一般来说,对比较集中的时间,要注意支配,充分利用;而零散的时间,主要用于搭配日常课程。
自学的方法很多。总的来说,首先得要有一个自学计划,这是自学起步的关键。制定计划要讲究科学性:早期要着重于打好基础。注重自学课本;中期重于阅读一定数量的课外书籍,提高自己的能力素质;后期注意教材与参考书的结合,全面发展。一旦制定时间表后,不宜轻易更改,一定要实践一段时间,才能作出改动决策。面对繁重的学习任务,自学计划要有可行性,不要好高骛远,妄想一蹴而就。任何事物都有一个量变到质变的过程,特别注意循序渐进。要有“登山则情满于山,观海则情溢于海”的精神。面对众多的刊物,一定选几本内容精彩的加以精读,如《中学生数理化》等,力争吃透它,达到触类旁通,举一反三。像那些有关物理学史的书,也可以浏览一下,对于培养兴趣还是有益的。自学笔记在自学过程中也特别重要,最好物理科的笔记集中在一起,制成卡片,便于查阅、记诵。尤其对那些疑难点应有锲而不舍的精神,仰之弥高,钻之弥坚。
杨振宁的导师分别是:西南联大本科导师吴大猷,清华大学研究生院硕士导师王竹溪,博士导师爱德华·泰勒。
1、吴大猷
吴大猷(1907年9月29日—2000年3月4日),笔名洪道、学立,广东高要人,出生于广州府番禺县(今广州),祖籍广东省肇庆市高要县水坑乡(今鼎湖区水坑村)。著名物理学家、教育家,被誉为中国物理学之父。
2、王竹溪
王竹溪(1911.6.7-1983.1.30),名治淇,字竹溪,以字行,湖北省公安县人,物理学家、教育家、中国热力学统计物理研究开拓者。
王竹溪主要从事理论物理特别是热力学、统计物理学、数学物理等方面的研究。他还在生物学关键问题-水分化学势、汉字检索方案的优化等方面做出了突出贡献。
3、爱德华·泰勒
爱德华·泰勒(1908年1月15日-2003年9月9日),男,是美国著名理论物理学家,生于匈牙利,曾长期任教于加利福尼亚大学伯克利分校、芝加哥大学等高校。
1952年,他与欧内斯特·劳伦斯共同创建了美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室,1959年又主持建立了伯克利空间科学实验室。 爱德华·泰勒被誉为“氢弹之父”,但他本人对此称号并不在意,而除氢弹之外,他对物理学多个领域也都有相当的贡献。
杨振宁获得诺贝尔物理学奖的过程
杨振宁在芝加哥大学读博士研究生期间,泰勒作为他的导师。在泰勒指导下,杨振宁将他的研究方向调整为理论物理的方向(这也就是他后来获得诺贝尔奖的方向)。1948年,在泰勒指导下,杨振宁取得了博士学位。
1955年,受到“原子弹之父”、普林斯顿研究院院长奥本海默的赏识,华人物理学者杨振宁被邀请前去担任该院的物理学教授,也就是在这里,杨振宁和李政道相遇,并在一起从事研究工作。两年后的1957年,他们发现了宇称不守恒定理,并因此获得了诺贝尔物理学奖。
以上内容参考 百度百科-吴大猷
以上内容参考 百度百科-爱德华·泰勒
以上内容参考 百度百科-王竹溪
杨振宁,安徽省合肥县人,民国十一年八月二十二日出生。一九二八年就读厦门国小、一九三三年就读北平崇德中学、一九三八年插班昆明昆万中学高中二年级、一九四二年西南联大毕业、一九四四年西南联大研究所毕业、一九四五年在西南联大附中教学后赴美、 一九四八年夏完成芝加哥大学博士学位一九四九年秋天普林斯顿大学研究、一九五七年获诺贝尔物理奖、一九五八年当选中央研究院院士、一九六五年应纽约州立大学校长托尔邀请筹备创立石溪分校研究部门、一九六六年离普林斯顿赴纽约州立大学石溪分校主持物理研究所,担任教授至今。杨氏於一九三八年以高二的同等学历,考取当时由清华、北大、南开三个大学合并的西南联大的化学系, 后来改念物理系。一九五七年,和李政道合作推翻了爱因斯坦的“宇称守恒定律”,获得诺贝尔物理奖学金。他们这项贡献得到极高评价,被认为是物理学上的里程碑之一。尽管他们早已入了美籍,但也是“美籍华人”,消息传来,中国人无不引以为傲。 杨氏也是以曾经接受中国文化的薰陶为自傲的,那年他们在接受诺贝尔奖金的时候,由他代表致辞,最后一段,他说:“我深深察觉到一桩事实,这就是:在广义上说,我是中华文化和西方文化的产物,既是双方和谐的产物,又是双方冲突的产物,我愿意说我既以我的中国传统为骄傲,同样的,我又专心致於现代科学。”在教了十七年书之后,杨氏於一九六六年,离开普林斯顿大学,前往纽约州立大学石溪分校主持理论物理研究所的研究工作。 他认为是自己“走出象牙塔”,重新出发,科学界人士对他再度获得诺贝尔奖的可能性,抱持期待与乐观。杨夫人杜致礼女士,出生名门, 为杜聿明将军掌珠,专攻文学,中英文造诣均佳,曾在台湾教过英文,在美国纽约州立大学石溪分校教中文, 言谈举止富书卷气,育子女三人,老大杨光诺电脑工程师,老二杨光宇,化学家,杨又礼,医生。
杨振宁 (Chen Ning Yang) 1922年9月22日出生于中国安徽省合肥市。原籍安徽省原凤阳府。杨振宁的父亲杨克纯(字武之)是美国芝加哥大学的数学博士,回国后曾任清华大学与西南联合大学数学系主任多年。杨振宁1938年至1944年在中国西南联合大学物理系读书,先后获学士、硕士学位。杨振宁的学士论文的导师是吴大猷,硕士论文导师是王竹溪。1945年赴美求学,1948年获芝加哥大学哲学博士学位。1958年至1979年获普林斯顿大学和波兰、美国等6所院校的理学博士学位。曾先后任普林斯顿高级研究所研究员和普林斯顿大学教授。是美国科学院院士、英国皇家学会会员。1966年起任纽约州立大学石溪分校艾伯特·爱因斯坦讲座教授兼理论物理研究所所长。1999年5月21日正式退休,石溪分校同日将理论物理研究所命名为“杨振宁理论物理研究所”,同年被该校授予一等荣誉博士学位。杨振宁 杨振宁于1956年与李政道教授共同提出弱相互作用中宇称不守恒原理,因而共获1957年诺贝尔物理学奖。这一原理彻底改变了人类对对称性的认识,为人们正确认识微观粒子世界开辟了新天地。提出非阿贝尔规范场理论,大大促进了四种基本相互作用的研究。杨振宁在粒子物理方面做了大量的开拓性工作。另外,杨振宁还是统计物理、凝聚态物理、量子场论、数学物理等诸多领域中重要研究方向的先驱和奠基人。1971年以来,他多次到中国探亲、访问和讲学,同时努力帮助中国学者和留学生在美进行科研和学习,在促进中美科技交流和合作中起了重要作用。1998年6月,清华大学授予杨振宁为清华大学名誉教授,1994年6月他被选为中国科学院首批外籍院士。夫人杜致札(已故)是杜聿明的女儿,她是杨振宁在昆明西南联合大学附属中学教书时的学生。他们于1950年结婚,生有两子一女:长子杨光诺、次子杨光宇和女儿杨又礼。
杨振宁,1922年10月1日出生于安徽合肥,是世界著名的物理学家。现任香港中文大学教授、清华大学教授、纽约州立大学石溪分校荣休教授、中国科学院院士、美国国家科学院院士、台湾省中央研究院院士、俄罗斯科学院院士、英国皇家学会会员。他获得了1957年诺贝尔物理学奖。他是中美关系松动后第一位访华的中国科学家,积极推动中美文化交流和中美人民相互了解;他为中美建交、中美人才交流和科技合作做出了巨大贡献。
1942年毕业于西南联合大学。1944年获得清华大学硕士学位。1945年获穆藕初奖学金赴美留学。1948年,他获得了芝加哥大学的博士学位,并且是芝加哥大学的讲师和普林斯顿高等研究院的研究员。1955年,他是美国普林斯顿高等学术研究所的教授。1966年,任纽约州立大学石溪分校物理研究所教授、所长;1986年,他在香港中文大学担任博文教授。1998年任清华大学教授。2017年恢复中华人民共和国国籍;2018年任西湖大学理事会名誉主席。杨振宁在粒子物理、统计力学和凝聚态物理领域做出了里程碑式的贡献。
20世纪50年代,他与米尔斯合作提出了非阿贝尔规范场理论。1956年,他与李政道合作提出了弱相互作用中的宇称不守恒定律。在粒子物理和统计物理方面做了大量的开创性工作,提出了Young Baxter方程,为量子可积系统和多体问题的研究开辟了新的方向。
科学成就杨振宁对理论物理做出了广泛的贡献,包括基本粒子、统计力学和凝聚态物理。他在理论结构和现象学分析方面做出了许多贡献。他的作品有一种特殊的风格:强烈的独立性和创造性,以及深远的视野。1956年与李政道合作深入研究当时的谜题,获得1957年诺贝尔物理学奖。1971年夏天访问中华人民共和国的杨振宁是第一位访问新中国的美国著名学者。回国后,他为推动中美建交、促进两国人民相互了解、促进中美科技教育交流做了大量工作。
此外,杨振宁还推动成立了香港中文大学数学科学研究所、清华大学高级研究中心、南开大学理论物理研究室和中山大学高级学术研究中心。
杨振宁出生于1922年,1944年毕业于西南联大。一般人的22岁都是大学刚毕业,但杨振宁此时是研究生毕业。翌年,杨振宁赴美国留学,博士毕业后转到普林斯顿高等研究院,在这里和李政道两人共同进行研究。
1956年,两人联合发表了宇称不守恒理论,并在1957年获得了诺贝尔物理学奖,研究甫一发表便获得诺奖,这在世界学术世上十分罕见,也足以体现杨振宁的这项研究有着多么重要的意义。
虽说杨李二人的宇称不守恒理论获得了诺贝尔奖,但杨振宁一生还有着很多其他的重要理论发表,比如杨-米尔斯方程。后者对于整个物理学的意义不亚于前者,甚至还要高于前者。
在1994年,杨振宁又荣获了鲍尔奖,这次是因为他的规范场理论。可以说,杨振宁是世界最伟大的理论物理学家之一,他的理论对于普通人来说艰涩难懂,但在物理学界,他是一位开创性的人物,他的理论将引领着之后的科学家继续前进。
杨振宁的论文著作
论文:大约300篇发表于《物理评论》《物理评论通讯》等。
著作:
《论文选集与后记1945-1980》(英文),(佛里门公司,1983)
《杨振宁文集》(中文),(上海华东师范大学出版社,1998)
《曙光集》(中文),(简体版,北京三联书店;繁体版,八方文化创作室,2008)
2018年5月,杨振宁及其夫人翁帆编著的科学随笔《晨曦集》出版发行。
此外,还有《对弱相互作用中宇称守恒的质疑》《基本粒子发现简史》《读书教学四十年》《科学、教育和中国现代化》《科学的品格》《新世纪的科技》《20世纪的物理学》《对称与物理》等。
杨振宁一生最主要的学术成就是凭借“宇称不守恒理论”获得了1957年的诺贝尔物理奖,其次的主要成就是“1维δ函数排斥势中的玻色子在有限温度的严格解”,此外他在“超导体磁通量子化的理论解释”中也作出了很大的贡献,他所提出的对非对角长程序是当代凝聚态物理的一个关键概念。
杨振宁,1922年10月1日出生于安徽合肥,世界著名物理学家,现任香港中文大学讲座教授、清华大学教授、美国纽约州立大学石溪分校荣休教授[1] 、中国科学院院士、美国国家科学院院士、台湾“中央研究院”院士、俄罗斯科学院院士、英国皇家学会会员,1957年获诺贝尔物理学奖;是中美关系松动后回中国探访的第一位华裔科学家,积极推动中美文化交流和中美人民的互相了解;在促进中美两国建交、中美人才交流和科技合作等方面,做出了重大贡献。主要成就 1957年获诺贝尔物理学奖 1980年获拉姆福德奖 1986年获美国国家科学奖章 1993年获本杰明·富兰克林奖章 1994年获鲍尔奖1942年,毕业于西南联合大学;1944年,获清华大学硕士学位;1945年,获庚子赔款奖学金,赴美留学;1948年,获芝加哥大学哲学博士学位,任芝加哥大学讲师、普林斯顿高等研究院研究员;1955年,任美国普林斯顿高等学术研究所教授;1966年,任美国纽约州立大学石溪分校教授兼物理研究所所长;1986年,任香港中文大学博文讲座教授;1998年,任清华大学教授。[3-4] 2017年恢复中国国籍。[7] 杨振宁在粒子物理学、统计力学和凝聚态物理等领域作出了里程碑性的贡献。20世纪50年代和R.L.米尔斯合作提出非阿贝尔规范场理论;1956年和李政道合作提出弱相互作用中宇称不守恒定律;在粒子物理和统计物理方面做了大量开拓性工作,提出杨-巴克斯特方程,开辟了量子可积系统和多体问题研究的新方向等[3] 。此外,杨振宁推动了香港中文大学数学科学研究所、清华大学高等研究中心、南开大学理论物理研究室和中山大学高等学术研究中心的成立。
杨振宁成就有1957年获得了诺贝尔物理学奖、1980年获拉姆福德奖、1986年获美国国家科学奖章、1993年获本杰明·富兰克林奖章、1994年获鲍尔奖、1996年获玻戈留玻夫奖、1999年获昂萨格奖、2001年获费萨尔国王国际奖、2022年被评“感动中国2021年度人物”等等。
1922年9月22日,杨振宁生于安徽合肥三河镇(今属肥西县)。4岁时,母亲开始教杨振宁认字,一年多的时间杨振宁学了3千个字。1928年,杨振宁父亲自美国归来。同年随父赴厦门大学,进小学二年级。1929年,其父应聘清华大学,举家赴平,居于美院华院西院十一号;入读教员子弟学校成志小学三年级。
1933年,小学毕业,入读城内绒线胡同天主教圣公会崇德中学,离家在校寄宿,曾因考试偷看被罚。1942年,杨振宁毕业于昆明的国立西南联合大学,本科论文导师为北京大学吴大猷教授,后考入该校研究院理科研究所物理学部(清华大学物理研究所)读研究生,师从王竹溪教授。
相变理论杨振宁统计力学是杨振宁的主要研究方向之一:
他在统计力学方面的特色是对扎根于物理现实的普遍模型的严格求解与分析,从而抓住问题的本质和精髓。1952年杨振宁和合作者发表了3篇有关相变的重要论文。第一篇是他在前一年独立完成的关于2维Ising模型的自发磁化强度的论文,得到了1/8这一临界指数。这是杨振宁做过的最冗长的计算。
Ising模型是统计力学里最基本却极重要的模型,但是它在理论物理中的重要性到20世纪60年代才被广泛认识。1952年,杨振宁还和李政道合作完成并发表了两篇关于相变理论的论文。两篇文章同时投稿和发表,发表后引起爱因斯坦的兴趣。
论文通过解析延拓的方法研究了巨配分函数的解析性质,发现它的根的分布决定了状态方程和相变性质,消除了人们对于同一相互作用下可存在不同热力学相的疑惑。这两篇论文的高潮是第二篇论文中的单位圆定理,它指出吸引相互作用的格气模型的巨配分函数的零点位于某个复平面上的单位圆上。
1993年7月29日,是邓稼先逝世七周年。著名物理学家、诺贝尔奖获得者杨振宁教授写了这篇文章作为纪念。这是一位科学家写的科学家评传。作者和邓稼先同志是中学同学、大学同学,在美留学期间又是同学。他自己说是“50年的友谊,亲如兄弟”。此文珍贵之处是杨先生从科技发展史的高度,将同他有长期交往、所知甚深的中国、美国两位原子弹设计的领导人作了比较评述,既高且深,又亲切可读。读杨振宁教授的回忆文章,可以进一步了解邓稼先同志的才能、风格、思想和为人。 三、介绍邓嫁先:我国研制和发展核武器的重要技术领导人,为我国成功研制原子弹、氢弹和新型核武器作出了重大贡献。1999年,中共中央、国务院、中央军委给他追授了“两弹一星”功勋奖章。
一、一生简介:
杨振宁生于安徽合肥三河镇(今属肥西县)。4岁时,母亲开始教杨振宁认字,1年多的时间杨振宁学了3千个字。 他是清华大学高等研究院教授,香港中文大学博文讲座教授,是中国科学院院士、美国科学院院士、中央研究院院士、俄罗斯科学院院士、教廷宗座科学院院士、巴西科学院院士、委内瑞拉科学院院士、西班牙皇家科学院院士、英国皇家学会会员等。
1949年,与恩利克·费米合作,提出基本粒子第一个复合模型。1956年与李政道合作,提出“弱相互作用中宇称不守恒理论”,共同获1957年诺贝尔物理学奖。1997年紫金山天文台将其发现的一颗国际编号为3421号的小行星命名为“杨振宁星”。
1954年,杨振宁和已故的米尔斯提出了一个称为非阿贝尔规范场的理论结构。
1956年,杨振宁和李政道共同发表了一篇文章,推翻了物理学的中心信息之一--宇称守恒基本粒子和它们的镜像的表现是完全相同的。
2017年2月,已放弃外国国籍成为中国公民的原中国科学院外籍院士杨振宁正式转为中国科学院院士。2018年4月16日当选西湖大学校董会名誉主席。
二、杨振宁是20世纪中继爱因斯坦和费米之后,第三位具有全面的知识和才能的"物理学全才",是华人当中知名度最高的当代科学家之一。曾任布洛克海文国立实验室主任的实验物理学家萨奥斯说:"杨振宁是一位极具数学头脑的人,然而由于早年的学历,他对实验细节非常有兴趣。
人们赞扬在理论物理前沿度过了半个世纪的诺贝尔奖得奖人杨振宁是一位坚忍不拔、具数学天才的科学家。他致力于揭示自然的对称性,而这些对称性常常是隐藏在杂乱的实验物理结果的后面。
杨振宁长时期在看来是神秘的物理学和数学的十字路口工作。在这个领域内,一组漂亮的方程式可以是灵感的源泉,甚至可以在还没有实验证据以前就洞察物理世界是怎样运转的。这是一个外行很难懂的世界,其中有充满了希腊字母的方程式的黑板,有寻求用数学去解决问题的"品味"和"风格",有寻求用正确语言来描述物理世界的出自内心的灵感。
拓展资料:
学术成果
1、相变理论
统计力学是杨振宁的主要研究方向之一。他在统计力学方面的特色是对扎根于物理现实的普遍模型的严格求解与分析,从而漂亮地抓住问题的本质和精髓。1952年杨振宁和合作者发表了3篇有关相变的重要论文。 第一篇是他在前一年独立完成的关于2维Ising模型的自发磁化强度的论文,得到了1/8这一临界指数。这是杨振宁做过的最冗长的计算。Ising模型是统计力学里最基本却极重要的模型,但是它在理论物理中的重要性到20世纪60年代才被广泛认识。1952年,杨振宁还和李政道合作完成并发表了两篇关于相变理论的论文。两篇文章同时投稿和发表,发表后引起爱因斯坦的兴趣。 论文通过解析延拓的方法研究了巨配分函数的解析性质,发现它的根的分布决定了状态方程和相变性质,消除了人们对于同一相互作用下可存在不同热力学相的疑惑。这两篇论文的高潮是第二篇论文中的单位圆定理,它指出吸引相互作用的格气模型的巨配分函数的零点位于某个复平面上的单位圆上。在统计力学和场论中,这个理论精品就像一个小而精致的贝壳至今魅力不减。
2、玻色子多体问题
起源于对液氦超流的兴趣,杨振宁在1957年左右与合作者发表或完成了一系列关于稀薄玻色子多体系统的论文。首先,他和黄克孙、Luttinger合作发表两篇论文,将赝势法用到该领域。在写好关于弱相互作用中宇称是否守恒的论文之后等待实验结果的那段时间,杨振宁和李政道用双碰撞方法首先得到了正确的基态能量修正,然后又和黄克孙、李政道用赝势法得到同样的结果。他们得到的能量修正中最令人惊讶的是著名的平方根修正项,但当时无法得到实验验证。出乎他们的预料,近年来,这个修正项随着冷原子物理学的发展而得到了实验证实。
3、杨-Baxter方程
20世纪60年代,寻找具有非对角长程序的模型的尝试将杨振宁引导到量子统计模型的严格解。1967 年,杨振宁发现 1 维δ函数排斥势中的费米子量子多体问题可以转化为一个矩阵方程,后被称为杨-Baxter方程(因为1972年Baxter在另一个问题中也发现这个方程)。 1967年,杨振宁还写了一篇于翌年发表的文章,进一步探讨了此问题的S 矩阵。 后来人们发现杨-Baxter 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,而他在文中发明的嵌套Bethe假设方法次年被Lieb和伍法岳用来解出了1维Hubbard模型。Hubbard模型后来成为高温超导的很多理论研究的基础。
4、弱相互作用中宇称不守恒
对称性是物理学之美的一个重要体现,是20世纪理论物理的主旋律之一。从经典物理以及晶体结构,到量子力学与粒子物理,对称性分析是物理学中的有力工具。杨振宁对粒子物理的诸多贡献表现出他对对称性分析的擅长。 他往往能准确利用对称性,用优雅的方法很快得到结果,并且突出本质和巧妙之处。1999年,在石溪(Stony Brook)的一次学术会议上,杨振宁被称为"对称之王(Lord of Symmetry)"。
5、1950年,杨振宁关于p0衰变的论文以及他和Tiomno 关于β衰变中相位因子的论文奠定了他在此领域中的领先地位。1956年,θ-τ之谜是粒子物理学中最重要的难题,当时普遍讨论宇称是否可以不守恒。杨振宁和李政道从θ-τ之谜这个具体的物理问题走到一个更普遍的问题,提出"宇称在强相互作用与电磁相互作用中守恒,但在弱相互作用中也许不守恒"的可能,将弱相互作用主宰的衰变过程独立出来,然后经具体计算,发现以前并没有实验证明在弱相互作用中宇称是否守恒。他们更指出了好几类弱相互作用关键性实验,以测试弱相互作用中宇称是否守恒。吴健雄于1956年夏决定做他们指出的几类实验中的一项关于60Co β衰变的实验。次年1月,他领导的实验组通过该实验证明在弱相互作用中宇称确实不守恒,引起全物理学界的大震荡。因为这项工作,杨振宁和李政道获得1957年的诺贝尔物理学奖。
6、时间反演、电荷共轭和宇称三种分立对称性
质疑弱相互作用中宇称是否守恒的论文预印本引起Oehme于1956年8月致信杨振宁提出弱相互作用中宇称(P)、电荷共轭(C)、时间反演(T)三个分立对称性之间的关系的问题。这导致杨振宁、李政道和Oehme发表论文57e,讨论P、C、T 各自不守恒之间的关系。此文对1964年CP不守恒的理论分析有决定性的作用。
7、高能中微子实验的理论探讨
1960年,为了得到更多弱相互作用实验信息,利用实验物理学家Schwartz的想法,李政道和杨振宁在理论上探讨了高能中微子实验的重要性。这是关于中微子实验的第一个理论分析,引导出后来许多重要研究工作。
8、CP不守恒的唯象框架
1964年,实验上发现CP不守恒后,引发出众多乱猜其根源的文章。杨振宁和吴大峻没有理会那些脱离实际的理论猜测,而作了CP不守恒的唯象分析,建立了后来分析此类现象的唯象框架。这反映了杨振宁脚踏实地的作风,也明显显示出他受到的Fermi的影响。
1、相变理论
统计力学是杨振宁的主要研究方向之一。他在统计力学方面的特色是对扎根于物理现实的普遍模型的严格求解与分析,从而抓住问题的本质和精髓。
1952年杨振宁和合作者发表了3篇有关相变的重要论文。 第一篇是他在前一年独立完成的关于2维Ising模型的自发磁化强度的论文,得到了1/8这一临界指数。这是杨振宁做过的最冗长的计算。Ising模型是统计力学里最基本却极重要的模型,但是它在理论物理中的重要性到20世纪60年代才被广泛认识。
1952年,杨振宁还和李政道合作完成并发表了两篇关于相变理论的论文。两篇文章同时投稿和发表,发表后引起爱因斯坦的兴趣。论文通过解析延拓的方法研究了巨配分函数的解析性质,发现它的根的分布决定了状态方程和相变性质,消除了人们对于同一相互作用下可存在不同热力学相的疑惑。
这两篇论文的高潮是第二篇论文中的单位圆定理,它指出吸引相互作用的格气模型的巨配分函数的零点位于某个复平面上的单位圆上。
2、玻色子多体问题
起源于对液氦超流的兴趣,杨振宁在1957年左右与合作者发表或完成了一系列关于稀薄玻色子多体系统的论文。
首先,他和黄克孙、Luttinger合作发表两篇论文,将赝势法用到该领域。在写好关于弱相互作用中宇称是否守恒的论文之后等待实验结果的那段时间,杨振宁和李政道用双碰撞方法首先得到了正确的基态能量修正,然后又和黄克孙、李政道用赝势法得到同样的结果。
他们得到的能量修正中最令人惊讶的是著名的平方根修正项,但当时无法得到实验验证。不过,这个修正项随着冷原子物理学的发展而得到了实验证实。
3、杨—Baxter方程
20世纪60年代,寻找具有非对角长程序的模型的尝试将杨振宁引导到量子统计模型的严格解。1967年,杨振宁发现1维δ函数排斥势中的费米子量子多体问题可以转化为一个矩阵方程,后被称为杨—Baxter方程(因为1972年Baxter在另一个问题中也发现这个方程)。
1967年,杨振宁还写了一篇于翌年发表的文章,进一步探讨了此问题的S矩阵。后来人们发现杨—Baxter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维费米子问题后来在冷原子的实验研究中显得非常重要,而他在文中发明的嵌套Bethe假设方法次年被Lieb和伍法岳用来解出了1维Hubbard模型。Hubbard模型后来成为高温超导的很多理论研究的基础。
4、超导体磁通量子化的理论解释
1961年,通过和Fairbank实验组的密切交流,杨振宁和Byers从理论上解释了该实验组发现的超导体磁通量子化,证明了电子配对即可导致观测到的现象,澄清了不需要引入新的关于电磁场的基本原理,并纠正了London推理的错误。
在这个工作中,杨振宁和Byers将规范变换技巧运用于凝聚态系统中。相关的物理和方法后来在超导、超流、量子霍尔效应等问题的研究中广泛应用。
5、非对角长程序
1962年,杨振宁提出“非对角长程序(off-di-agonal long-range order)”的概念,从而统一刻画超流和超导的本质,同时也深入探讨了磁通量子化的根源。
这是当代凝聚态物理的一个关键概念。1989到1990年,杨振宁在与高温超导密切相关的Hubbard模型里找到具有非对角长程序的本征态,并和张首晟发现了它的SO(4)对称性。