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楊振寧北京逝世,物理學(xué)巨星隕落時代終結(jié)

2025年10月18日,楊振寧在北京逝世,享年103歲。消息傳來,清華園一片靜默。這位跨越世紀(jì)的物理學(xué)家,曾以一紙方程撬動現(xiàn)代科學(xué)的根基。他的名字與“楊-米爾斯規(guī)范場論”緊緊相連——這個聽起來艱澀的理論,實(shí)則構(gòu)筑了我們理解宇宙的基本框架。它沒有出現(xiàn)在大眾視野的聚光燈下,卻如空氣般無處不在,支撐著粒子物理、現(xiàn)代數(shù)學(xué)乃至未來科技的演進(jìn)。

楊振寧北京逝世,物理學(xué)巨星隕落時代終結(jié)-有駕

楊振寧最廣為人知的成就是與李政道共同提出的“宇稱不守恒”,這項(xiàng)工作讓他在1957年成為首位獲得諾貝爾物理學(xué)獎的華人科學(xué)家。但真正奠定其科學(xué)史地位的,是1954年他與羅伯特·米爾斯合作提出的規(guī)范場論。當(dāng)時,這一理論并未引起廣泛關(guān)注,甚至被一些同行認(rèn)為“過于抽象”。然而,它最終成為粒子物理標(biāo)準(zhǔn)模型的數(shù)學(xué)骨架,統(tǒng)一了電磁力、弱力與強(qiáng)力三種基本相互作用,僅留下引力尚待整合。

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為何一個看似“紙上談兵”的理論能重塑物理學(xué)?關(guān)鍵在于它揭示了一個深刻原理:對稱性決定相互作用。在楊-米爾斯理論中,自然界的基本力并非憑空產(chǎn)生,而是源于某種“對稱性”的要求。比如,電磁力的存在,是因?yàn)槲锢矶稍陔姾上辔蛔儞Q下保持不變——這種不變性,即“規(guī)范對稱性”。楊振寧的洞見在于,只要存在某種連續(xù)對稱性,就必然對應(yīng)一種力的場。這一思想徹底改變了物理學(xué)家尋找新力的方式。

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如何理解這種“規(guī)范對稱性”?一個常見的類比是“地圖投影”。地球是球體,但我們常用平面地圖來導(dǎo)航。無論采用墨卡托還是極射投影,都會扭曲某些區(qū)域的形狀或面積。然而,無論地圖如何變形,地球本身的幾何性質(zhì)不變。同樣,在物理學(xué)中,我們可以選擇不同的“規(guī)范”來描述同一個場,就像選擇不同的地圖投影。楊-米爾斯理論的核心在于:真正的物理規(guī)律必須在所有這些“地圖”變換下保持不變。這種不變性,正是力的根源。

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更深遠(yuǎn)的影響發(fā)生在數(shù)學(xué)領(lǐng)域。1975年,楊振寧與數(shù)學(xué)家吳大峻合作,發(fā)現(xiàn)規(guī)范場在幾何上對應(yīng)于“纖維叢”中的“聯(lián)絡(luò)”。這一發(fā)現(xiàn)如同一場語言翻譯:物理學(xué)家說的“規(guī)范場”,正是數(shù)學(xué)家所說的“纖維叢上的聯(lián)絡(luò)”。想象一束纖維,每一根代表空間中一點(diǎn)的內(nèi)部狀態(tài);而“聯(lián)絡(luò)”則規(guī)定了當(dāng)你從一點(diǎn)移動到另一點(diǎn)時,如何在纖維之間平滑過渡。這種結(jié)構(gòu),正是楊-米爾斯場的幾何本質(zhì)。這一發(fā)現(xiàn)推動了微分幾何的飛躍,也促成了吳文俊等數(shù)學(xué)家在拓?fù)鋵W(xué)上的突破。

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楊-米爾斯理論的影響早已超越理論本身。它為標(biāo)準(zhǔn)模型提供了數(shù)學(xué)基礎(chǔ),使科學(xué)家得以預(yù)言希格斯玻色子、W/Z玻色子等基本粒子的存在。在數(shù)學(xué)上,它催生了“楊-米爾斯方程”的研究,成為千禧年七大數(shù)學(xué)難題之一。而在技術(shù)層面,其思想正悄然滲透進(jìn)前沿領(lǐng)域。例如,拓?fù)淞孔佑嬎阋蕾囉趯α孔討B(tài)的全局幾何性質(zhì)進(jìn)行操控,這與纖維叢的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)密切相關(guān)??梢哉f,今天每一條關(guān)于量子材料或高能實(shí)驗(yàn)的新聞,背后都回響著那個1954年的公式。

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楊振寧的貢獻(xiàn)不止于公式。他是中美科學(xué)交流的破冰者。1971年,他成為中美關(guān)系解凍后首批訪華的美籍華裔科學(xué)家,此后數(shù)十次回國講學(xué),推動中國高能物理發(fā)展。他親自推薦超過1200名學(xué)者赴美深造,其中包括后來成為圖靈獎得主的姚期智。2003年,他放棄美國國籍,定居清華大學(xué),創(chuàng)辦高等研究院,致力于打造中國的“普林斯頓”。他曾說:“我一生最重要的貢獻(xiàn),是幫助中國人改變了自己不如人的心理?!边@句樸素的話,比任何獎項(xiàng)都更貼近他的人生重量。

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他的離去,被許多物理學(xué)家視為“一個時代的終結(jié)”。丁肇中曾將20世紀(jì)物理學(xué)三大里程碑列為:相對論、量子力學(xué)與楊-米爾斯理論。如今,前兩者的主要奠基者早已遠(yuǎn)去,楊振寧的謝幕,標(biāo)志著那個群星璀璨的黃金時代徹底落幕。但這并不意味著科學(xué)的停滯。相反,正是因?yàn)樗c同時代人的工作,今天的科學(xué)家才能站在更高的起點(diǎn)上探索暗物質(zhì)、量子引力與宇宙起源。

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未來,楊-米爾斯理論仍將是通往更深層物理的鑰匙。物理學(xué)家試圖將其納入統(tǒng)一場論,數(shù)學(xué)家仍在求解其方程的完整解空間。而在實(shí)驗(yàn)室里,新一代加速器正試圖探測超出標(biāo)準(zhǔn)模型的新物理——這些探索,無不是在回應(yīng)那個七十多年前提出的問題:對稱性,究竟能告訴我們多少關(guān)于宇宙的秘密?

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楊振寧曾引用《中庸》中的一句話:“萬物并育而不相害,道并行而不相悖。”他一生穿梭于物理與數(shù)學(xué)、東方與西方之間,用一個公式證明了自然法則的統(tǒng)一之美。今天,當(dāng)我們在手機(jī)中使用基于量子理論的芯片,或在新聞中讀到宇宙大爆炸的新證據(jù)時,那個沉默的方程,仍在無聲運(yùn)轉(zhuǎn)。

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