杨振宁与霍金相比伟大得多吗？ 第1页

首先谢邀。

大家时常会把Hawking和同时代的物理学家相比，譬如和C. N. Yang、Fermi、Pauli等等，实话实话，Hawking确实不如他们的成就多，不如他们成就高。至于说“Hawking是继Einstein后最伟大的科学家”，这仅仅是媒体宣传的说辞，在学界，这是不客观的。只能说Hawking是伟大的科学家，但和Einstein和C. N. Yang比起来，单从学术成果上讲，并不在一个层次上。就拿C. N. Yang（杨振宁）来说，Yang确实是现在在世的最伟大的物理学家，没有之一，他的成果众多，而且影响深刻，他的成果成为很多物理乃至数学领域相关分支的根基理论，譬如Yang-Mills规范场理论、Yang-Baxter方程等等，这些都要比Hawking最具代表性的成果：奇性定理、黑洞的Hawking辐射要更加重要，更加基本，而且如果去看Hawking论文的引用率，我们会发现，他的论文引用率是没有像Witten这样的人高的（Witten是著名弦论学家）。但是话又说回来，我们可能要问，为什么同时期有比Hawking优秀得多得多的物理学家，为什么Hawking的名气如此之大呢？很大程度上，是因为他身残志坚的形象和他令人敬佩的品质，Hawking作为一个深受“渐冻症”困扰的人，如今他可以做出这些科学成就，就已经非常了不起了，他的那种认真和坚守着实令人尊敬。

我们可以简单回顾一下Hawking的工作。Hawking的工作主要集中在广义相对论、黑洞物理与宇宙学方面，他和Penrose合作的一系列论文创建了现代宇宙学的数学理论：

• 奇性定理：Hawking和Penrose共同提出并证明了奇性定理，这是Hawking早年非常重要的工作，奇性定理告诉我们，“只要广义相对论正确，因果性良好，能量正定，而且时空中至少存在一点物质，那么这个时空就有奇点，或者说至少存在一个物理过程，时间有开始，或者有结束，或者既有开始也有结束”，该定理预言了时间的开始和终结。这个定理深刻表明了“大爆炸”奇点是Einstein广义相对论的必然结果。这一成果虽然重要，但是仍是广义相对论框架下的一个小点、一个小问题的解决。
• 黑洞力学（即黑洞热力学）：首先Hawking论证了黑洞的事件视界必须具有球形拓扑。随后在1973年Hawking及其合作者Bardeen一起建立了黑洞和热力学基本定律的联系，譬如黑洞视界的表面积 和表面引力 分别能够类比于熵 和温度 这些热力学量。最终总结出我们现在熟知的黑洞热力学四定律。在这个时期，Hawking在经典广义相对论范围内进行的这些黑洞物理研究是开创性的。
• Hawking辐射：Hawking最为重要的工作就是对黑洞热辐射的证明，现称之为Hawking辐射，这是黑洞的热效应之一。他首次从微分几何上严格地证明了黑洞存在热辐射，而且是严格的黑体谱。这个工作也是黑洞理论的核心，是极为重要的。只不过目前Hawking辐射还没有得到实验验证，事实上也很难进行实验验证，因为黑洞的热辐射是一种非常微弱的效应，通过现有的技术很难直接观测到。只能期待未来的实验技术能够有所发展。
• 虚时间和宇宙的无边界设想（Hawking无边界宇宙模型）：近年来，Hawking和Hartle等人一起发展了的一套处理大爆炸奇点的量子方法，称之为“无边界”方法，即奇点被光滑的“帽子”所取代。为了理解这个观点，Hawking引入虚时间（或欧几里得化）的概念，这个概念将Einstein的pseudo-Riemann几何转换为标准的Riemann几何。尽管这项工作存在独创性，但仍存在诸多困难。这是Hawking晚年的工作，且还没有足够引起人们的注意。Hawking自己坦言：大家都普遍接受了黑洞的热辐射理论，但是他认为宇宙的无边界设想是更为重要的。不过必须说明的是，Hawking的这套方法虽然受到很大的尊重，但并不是最主流的。（如果无边界设想是对的，那么倒是可以回答一个大家都非常感兴趣的问题：“宇宙在大爆炸之前是什么”。根据无边界设想，宇宙大爆炸奇点就相当于地球的南极点，因为并不存在比南极更往南的地方，所以大爆炸奇点之前什么也没有，或者说根本不存在“大爆炸之前”这种说法。）

如果把科研成果和C. N. Yang（杨振宁）相对比的话，不得不说Yang的成果不仅在量上要多得多，且在诸多领域都有所贡献，同时更为重要和基本，以下列出Yang的13项最具代表性的成果，成果所属的相应领域也一并标出：

I. 粒子物理

• 弱相互作用中宇称不守恒（即P破坏）：早年Yang和Tsung-Dao Lee（李政道）共同发现在弱作用中宇称是不守恒的，在此之前物理学界普遍认为宇称无论是在强作用、弱作用还是电磁作用中都是守恒的。为了解释 - 之谜，Yang-Lee二人检查了前人关于宇称守恒的所有研究，发现宇称守恒在强、电磁作用中是严格守恒的，但在弱作用中并没有认真检验过。于是Yang-Lee大胆地提出 和 是同一种粒子，只不过是宇称在弱作用中不守恒罢了，于是他们二人建议Chien-shiung Wu（吴健雄）去做相关的实验。很快Wu领导的团队通过 的 衰变证实了在弱作用中宇称确实是不守恒的，准确说宇称守恒遭到了极大的破坏（maximal violation，补充一点：由于宇称守恒将禁戒任何 型量的存在，而Wu的实验证实在弱过程中存在非零的 量，这意味着宇称破缺）。这在当时的物理学界引起轩然大波。因为这项极为重要的工作，Yang-Lee两人共同分享了1957年的诺贝尔物理学奖。 做物理的人都很清楚对称性在物理中的重要性，由于宇称守恒有着直觉上的吸引力，所以不难理解这项颠覆性的工作是何等重要。
• 高能中微子实验的理论探讨: 1960年，实验物理学家Schwartz指出如何通过中微子束得到更多弱相互作用的实验信息。Tsung-Dao Lee和Yang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。
• CP不守恒的唯象框架: 1964年，Christenson、Cronin、Fitch和Turlay的实验发现了CP不守恒。Yang和他的学生吴大峻作了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，这篇论文定义了这个领域至今仍在使用的理论框架和术语。
• 时间反演、电荷共轭和宇称三种分立对称性: Yang、Tsung-Dao Lee和Oehme发表论文讨论时间、电荷和宇称各自不守恒之间的关系。此文对1964年所有的关于CP不守恒的理论分析有决定性的影响。

II. 规范场论

• Yang-Mills规范场理论：这是现代规范场理论的基础，更是20世纪下半叶极为重要的物理突破。1954年，Yang-Mills规范场论（非Abel规范场论）的文章发表。在两篇短文中，Yang和他的学生Mills将Weyl的Abel规范理论推广到非Abel规范理论。本人认为这是Yang非常重要的工作之一。最初，Yang-Mills理论是关于具有定域规范不变的两分量Fermi场的规范理论，本意是想要用于同位旋的 对称性的，但是因为同位旋并不是严格的对称性，所以Yang-Mills理论一开始并没有得到重视。但是Yang-Mills理论却成为了随后建立的Glashow-Weinberg-Salam电弱统一模型（GWS Model）和量子色动力学（QCD）的基础。在GWS电弱统一模型中，弱同位旋 对称性的描述就是应用了Yang-Mills理论最初的想法，而在描述强作用的QCD中，夸克的色 对称性也是如此。在此基础之上，GWS电弱统一模型（弱同位旋和弱超荷 ）和量子色动力学（色 ）最终在标准模型中得到统一（Standard Model: ）。由此我们不难看出Yang-Mills规范理论在粒子物理中的基础地位。总而言之，可以说Yang-Mills理论有“开天辟地”的崇高地位，它的成功是物理学史上的一场革命。
• 规范场论的积分形式: Yang-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，Yang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。
• 规范场论与纤维丛理论的对应: 1970年代早期，Yang意识到规范场的几何意义以及规范理论的积分形式实际上是一个几何的发展，因此他向J. Simons学习纤维丛理论。Yang最终意识到物理学家所谓的规范对应于数学家所谓的主坐标丛，而物理学家所谓的势对应于数学家所谓的主纤维丛上的联络。1975年，他发表了论文，揭示了规范场在几何上对应于纤维丛上的联络。

III. 统计力学

• 相变理论：1952年Yang发表了3篇有关相变的重要论文。第一篇是他独立完成的关于二维Ising模型的自发磁化强度的论文，得到了 这一临界指数。这是Yang做过的最冗长的计算，是一个绝对的壮举。Dyson称其为“雅可比椭圆函数理论的大师式练习”。1952年，Yang还和Tsung-Dao Lee合作完成并发表了两篇关于相变理论的论文，将对Ising模型的研究扩展到格气模型，并严格计算出气液相变的Maxwell图。两篇文章同时投稿和发表，发表后引起Einstein的兴趣。Yang和Lee的这两篇论文的高潮是第二篇论文中的单位圆定理（现称Lee-Yang单圆定理），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，这个理论至今魅力不减。
• 玻色子多体问题：Yang在1957年左右与合作者发表或完成了一系列关于稀薄硬球玻色子多体系统的论文，这是一个数学上定义完善的模型，早先Yang和Kerson Huang（黄克孙）、Luttinger合作发表了两篇论文，将费米的赝势法用到该领域。后来Yang和Tsung-Dao Lee用双碰撞方法首先得到了正确的基态能量修正，然后又和Huang、Lee用赝势法得到同样的结果。他们得到能量修正或者声速渐进展开的前两项, 其中最令人惊讶的是著名的平方根修正项（后来被称为Lee-Huang-Yang修正），但当时无法得到实验验证。出乎预料的是，50年后，这一修正项随着冷原子物理学的发展而得到了实验证实。
• Yang-Baxter方程：1967年Yang发现一维 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Yang-Baxter方程。Yang的这个工作打开了两个领域的大门。后来人们发现Yang-Baxter方程在数学和物理中都是极为重要的方程，与扭结理论、Hopf代数以及弦理论都有密切的关系。
• 一维 函数排斥势中玻色子在有限温度下的严格解：1969年，Yang将一维 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的严格解。最近这个模型及其结果也在冷原子系统中得到实验实现和验证。

IV. 凝聚态物理

• 超导体磁通量子化的理论解释: 1961年Yang访问斯坦福大学时，该大学的Fairbank和Deaver在实验上发现超导环中磁通量以 为单位的量子化。Yang和Byers给出这一现象的正确理论解释。
• 非对角长程序: 1962年，Yang提出非对角长程序的概念，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，Yang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Shou-Cheng Zhang（张首晟）发现了它的 对称性。

最后其实要说的就是，将两位物理学家作比较事实上没有过多的意义，我们可以客观地阐述他们的成果都有哪些，但是Hawking和Yang之类的物理学家毕竟不在同一个研究领域，我们可以说谁比谁更伟大，但这种比较其实并没有什么价值可言。不管怎样，我觉得Hawking和Yang等等的科学家们都在人类理解世界理解宇宙的探索之路上留下了光辉灿烂的一笔，都应该值得大家的敬仰和尊重。如今Hawking的离世让人悲痛万分，他曾是一个仰望浩渺宇宙的人，如今他成为了星辰宇宙。

杨振宁，当代最伟大的物理学家。

可是当提到杨振宁的时候，很多人的第一反应除了“诺贝尔奖”，就是“娶了小自己54岁的老婆”。在搜索引擎搜索他的名字时，其联想词更是让人不忍直视。

一个举世瞩目的科学家，不应该被如此看待。

当我们在缅怀过世的物理学家的时候就应该懂得，不要等到失去了才知道珍惜。如果我们对在世的科学家没有报以最大的尊重和理解，甚至因为私生活而嘲讽，那么对过世科学家的缅怀将毫无意义。
能和杨振宁活在同一时代，我们应该感到荣幸。
事实上，杨振宁的成就，远远大于我们普通人的想象。让我们来看看他的成就吧——

有人曾拿杨振宁和爱因斯坦做比较。相对论和规范场分别是爱因斯坦和杨振宁的最高成就。相对论是关于引力相互作用的理论,规范场则是关于包括引力作用在内的四种相互作用的理论, 两者不仅都是关于场的理论,而且和麦克斯韦电磁理论是一脉相承的, 其影响之深远完全可以并列,甚至可以说, 规范场是内容更广泛、更为基础的理论。爱因斯坦关于光量子的学说是他获得诺贝尔奖金的主要依据, 而杨振宁则因发现弱相互作用下宇称不守恒获得诺贝尔奖金。这两个工作都是划时代的贡献。爱因斯坦的狭义相对论和杨振宁一巴克斯特方程 虽然分属不同的物理学领域, 但是它们的影响之深远、范围之广泛,都可称得上是物理学史上乃至科学史上的两座丰碑。

1993年, 美利坚哲学学会把该学会的最高荣誉奖—本杰明·富兰克林奖章颁发给杨振宁。这个学会创立于1743 年, 是一个声誉卓著的世界学术组织,目前的70名成员中, 仅诺贝尔奖获得者就有10名。 这个学会的执行官说, 授予杨振宁本杰明·富兰克林奖章,是因为“ 杨振宁教授是自爱因斯坦和狄拉克之后20世纪物理学出类拔萃的设计师”, 他和李政道、 米尔斯 ( R.Mills)等合作取得的成就是“物理学中最重要的事件”,是“对物理学影响深远和奠基性的贡献”。

在科研领域之外，杨振宁为清华大学、南开大学、复旦大学拉巨额科研经费，其中清华大学数亿美金。私人推荐1200余名年轻学者出国培训。“无偿协助建设实验室几十座”(葛墨林院士语)，以清华名义发表SCI论文几十篇，“将清华三个物理研究领域提高到世界一流”(清华大学校长王大中语)”，杨振宁1977年创建全美华人协会，1980年创建“与中国学术交流委员会”，在中国香港和美国筹措资金，策划和资助了CEEC计划（中国学者访问项目），帮助大批中国高端学者到美国著名大学进行深造，归国者有多位当选两院院士，其中就包括后来的北京大学校长的陈佳洱，担任过复旦大学校长的杨福家以及担任过中国科技大学校长的谷超豪等。杨振宁还个人捐献600万美金给清华大学。清华大学前校长王大中高度赞誉了杨振宁对清华的贡献：没有杨振宁，就没有清华物理系的今天。

清华大学前校长顾秉林对杨振宁作出了高度评价，“杨先生是我国科学工作者的一面旗帜”。顾秉林透露，他任校长时杨振宁推荐了著名计算机专家姚期智来清华任教，为后来清华引进大量高端人才起到了十分重要的作用。“他还把在清华的工资都捐了出来，用于引进人才和培养学生。”

1971年上半年，杨振宁参与保钓运动，此外还直接参1971-1991年对台统战。