杨振宁获《感动中国》年度人物，如何评价他对中国以及科学界的贡献？ 第1页

借这个问题写一写杨老对粒子物理学的贡献吧，一直想写的。

杨老的绝大多数研究论文都可以在这里查到：

被引用量最高的四篇工作是：杨-米尔斯理论、弱作用下宇称不守恒、对双光子衰变的限制（朗道-杨定理）、规范场和纤维丛的联系。我主要想介绍前两个，这也是大家最关心的两项工作。

1. 杨-米尔斯理论

这项研究的题目是《同位旋守恒和同位规范不变性》，是众所周知的Yang-Mills理论的开篇之作。杨-米尔斯理论又被叫做非阿贝尔规范场论，我觉得在介绍它之前，先要介绍一下什么叫“规范场论”，这可能要花比较长的篇幅。

1.1 什么叫规范场论？

规范场论，把名字展开就是：具有 规范 对称性 的 场 的理论。这样就有三个问题，什么是场？什么是对称性？什么是规范？
（1）先来说场，这个很好理解，把时空中每一点都定义上一个量，这个东西就叫场。比如空间中每一点都定义一个温度，我们就有了一个“温度场”。再比如空间中每一点都定义一个电磁矢量，我们就定义了电场和磁场。在粒子物理的语境下，我们说的场通常是指基本粒子对应的物质场，比如光子对应于电磁场，电子也对应于电子场，所有基本粒子都是它们所对应场的量子激发态（至于什么叫量子激发态，这就涉及到量子场论的话题了，篇幅所限这里就不展开介绍了）。
（2）再来说对称性。所谓的对称性其实就是“在xx变换下的不变性”。比如说一个东西左右对称，就是把它左右变换一下它还保持原样。再比如球对称，就是你给这个东西做任何旋转变换，它都保持不变。场也可以有对称性，前面我们说场是在时空中逐点定义的量，如果你给每个点的场量都做一个xx变换（主要是数学上的抽象变换），整个场系统的物理规律保持不变，那就可以说这个场系统具有xx对称性。
（3）再说说规范对称性，这个其实不太好形容，你可以理解为对于一个由场构成物理系统，在给场做xx连续变换的时候，时空中每一点的场量做xx变换的程度都不同，在这种情况下整个系统的物理规律仍保持不变，那么就可以说这个系统具有xx规范对称性。

规范场论的思想起源于1918年，德国数学、物理学家外尔（Weyl）尝试在广义相对论的框架下统一引力与电磁力，他假设了我们的宇宙具有一种规范的“标度对称性”，并由此推导建立了一套理论，这就是规范场论的开端。可惜的是，我们现在的宇宙并不具有这种标度对称性（对于极早期宇宙其实不一定），因此外尔的假设最终宣告失败，不过规范场论的思想与研究方法保留了下来。

时间到了1929年，外尔把自己的规范对称性的思想应用到了电磁场和量子力学当中，这次他用对了地方，这是规范场论的第一次成功应用。现在大学的物理专业学量子力学和电动力学都会学到这些有关规范对称性的内容。1941年，泡利（Pauli）把规范场论应用到了量子场论当中，认为电荷守恒定律来源于所谓的整体U(1)对称性（一种数学上的抽象对称性），而物质间的电磁相互作用起源于定域U(1)对称性。这第一次将对称性与相互作用的起源联系了起来，展现了规范场论深层次的意义。由于U(1)对称性在数学上属于一种最简单的“阿贝尔群”，所以泡利的这个规范场论也叫阿贝尔规范场论。

1.2 杨振宁和米尔斯做了什么？

答：他们把泡利的阿贝尔规范场论推广至了具有更复杂对称性的“非阿贝尔规范场论”。让我们回顾一下他们论文的题目——《同位旋守恒和同位规范不变性》，可以看到，他们研究的是一种叫做“同位旋”的对称性。在数学上，这属于SU(2)对称性。简单来说，同位旋对称性最开始是假设的原子核中的质子和中子之间具有的对称性。我们都知道质子和中子是两种不同的粒子，但它们质量很接近，一个是938.3MeV一个是939.6MeV（注：1MeV=1.78×10^-30 kg），所以人们认为它们之间应该具有一种同位旋SU(2)对称性，使得它们虽然各方面都不同但质量相近。

杨和米尔斯二人认为，同位旋对称性可能也和电磁相互作用的U(1)对称性一样是一种规范对称性，只不过更加复杂。可以仿照泡利的阿贝尔规范场论的方法，来建立一种针对更复杂对称性的非阿贝尔规范场论，用于描述质子、中子等粒子之间的强相互作用（强核力）。他们的这篇论文就是推导建立了这个理论。

不过，同位旋对称性实际上并不是一种规范对称性，只是在核子层面上的一种近似对称性。杨和米尔斯把理论建立起来之后也发现，这个理论中传递相互作用的粒子必须是无质量的，但实验上探测到的传递核子间强相互作用的粒子（ 介子）是有质量的。也就是说，他们建立了非阿贝尔的规范场论，但一开始这个理论并没有用对地方。这个粒子无质量的问题是相当严重的，因为大家在研究弱相互作用（弱核力）的时候也发现，传递弱相互作用的粒子也应该是有质量的。所以最初的杨-米尔斯理论也不能拿来描述粒子间的弱相互作用。

由于以上的原因，杨-米尔斯理论一开始并没有被大家重视。直到后来大家建立粒子物理标准模型的时候，安德森、南部阳一郎等人发现可以利用对称性自发破缺机制来赋予粒子质量，杨-米尔斯理论才被人们重新重视起来。大家发现，虽然杨-米尔斯理论不能应用到核子层面上的强相互作用，但可以应用到弱相互作用（必须结合对称性自发破缺机制）与夸克层面上的强相互作用。打个比方就是（可能不太恰当），杨-米尔斯理论就像是一把精致的美工刀，它拿来砍树并不好用，但拿来雕刻却是非常好用的。最终，温伯格、盖尔曼等“雕刻家”拿这把美工刀雕刻出了精妙绝伦的雕塑，也就是粒子物理的标准模型。

1.3 一些常见问题

（1）杨-米尔斯理论在整个粒子物理中的地位如何？
答：整个粒子物理的底层基础大概分为最基本的量子场论、微扰论范式和重整化理论、路径积分理论、杨-米尔斯理论、对称性自发破缺理论、夸克模型这六部分吧，粒子物理标准模型就是在这六部分基础之上构建起来的，现在量子场论的教科书基本也都是按这个顺序写的。所以杨-米尔斯理论是粒子物理的底层基础之一。

（2）杨-米尔斯理论自1954年提出之后又经过了怎样的发展？
答：最初的杨-米尔斯理论面临着三方面的问题。第一个是传播相互作用的粒子的质量问题，前面已经说过，在60年代初打上了对称性自发破缺机制的补丁之后解决的。
第二个问题是量子化的问题，就是说杨-米尔斯理论刚提出的时候并不是一个量子理论，没法导出所谓的“费曼规则”去研究量子层面上的东西。这个问题也是在60年代才解决的，费曼、法捷耶夫、波波夫等人通过在理论中引入“鬼场”，成功对理论进行了量子化。
第三个问题是重整化的问题，所谓的“重整化”是粒子物理里面的一种重要的计算方法，一个理论只有“可重整化”才能用来计算具体的物理过程。有质量的杨-米尔斯理论一开始是没法做重整化的，这一度让人们考虑放弃这一理论。幸好1971年，特霍夫特和韦尔特曼的工作实现了有质量杨-米尔斯理论的重整化，才算是拯救了这个理论。
除了以上三方面发展之外，还有许多其他进展。比如和纤维丛的联系、振幅计算、格点规范理论等等。

（3）杨-米尔斯理论在1954年前后也有其他物理学家想到了，为什么不提他们的贡献呢？
答：的确，泡利 肖 内山龙雄他们也注意到了非阿贝尔规范场论，但他们出于种种原因没发表，这没办法。一项研究只有发表出来供大家讨论评议，才能够谈论对这项研究的贡献。

（4）是杨-米尔斯“理论”？还是杨-米尔斯“方程”？
答：这两个概念其实都有，而且不是一回事，但重要的是“理论”而不是“方程”。因为这项研究的重要性体现在根据规范对称性来推导出描述相互作用的理论，重要的是这种理论方法。而“方程”只是理论的拉格朗日量对应的经典拉格朗日方程，这个东西在整个理论体系当中实在谈不上有多重要。所以我很不明白为啥不少介绍杨老的回答或文章里面都强调的是杨-米尔斯“方程”（怀疑都是互相抄的。。。）

今天先写这些吧，关于弱作用下宇称不守恒我过两天再写。

翻开srednicki或者peskin量子场论书。撕去所有含有Yang的纸张，会发现课本薄了三分之一

然后如果把我最近读的10篇文献找出来重复上述操作，文献就不见了

再来谈谈自己的物理学学习与研究中与杨振宁的“见面”。

众所周知，中国人其实对于近代科学没有什么实质性的贡献。最容易理解这一点的就是高中之前的物理课本里面没几个中国人命名的东西。我一进入大学学习格里菲斯的量子力学之后不过瘾，继续学习樱井纯的《现代量子力学》，第一次看到了物理课本里面出现中国人的名字：就是杨振宁，李政道有关宇称不守恒的工作。当然这也只是简单的介绍（但是我学的是第二版，现在已经有第三版了。）

那时我刚刚进入大学物理系，其实并不清楚自己的方向。但是自己很清楚自个儿练死劲没有用，得找个老师入门前沿的研究。但是入门什么研究呢？我知道这样一句话“迷茫的时候，选择就艰难的道路”。于是就在学校官网看了个遍，看到有一位老师做的是看起来最厉害的方向：量子场论，特别是杨米尔斯理论有关的散射振幅，弦理论。这“杨”是哪位啊？（笑）

于是我兴致冲冲地发邮件，我还留着呢。（现在看来这邮件写的太幼稚了吧。。简直就跟看了科普的初中生差不多。。。）

这是接近大一上期末发的，搭嘎老师居然很久不回复，让我有点裂开。终于在我考完了大学第一门考试之后出考场的时候他回复了：

然并卵，是一封劝退信。哪怕我后来在办公室和他交流了2个小时之后还是劝退。。让我非常难受。可是不能放弃！我只能埋头苦学，最后终于在大二上学期开学的时候获得了老师的认可进入课题组。

但是这和杨振宁有什么关系？

事实上就是在我学习的过程中，杨振宁（和李政道）的出现让我改变了自己的研究兴趣与方向。在学习苏汝铿的统计物理学的时候，本身就对于这门学科感到惊奇。还看到相变理论一节介绍了杨-李相变理论。但是更让我疑惑的是，杨振宁你不是研究基本粒子，量子场论什么的吗，咋还在这里有贡献？

这时我才认真搜索一下两人的学术轨迹。原来两人本身就不仅仅在高能物理上成就极高，在统计物理领域也是究极大师。后来在黄克孙的《统计力学》中，看到了有关杨-李单位圆定理的介绍。查阅有关的历史才知道这一方法的伟大：当时国际上统计物理学界普遍认为配分函数并不能直接告诉我们有没有相变的发生（这样的想法感觉也合理，毕竟课本上面都是看化学势嘛），也就是说配分函数并没有蕴含体系所有的信息。可是杨-李方法直接将配分函数延拓到复平面，经过正确的计算否定了这样的论断。我认为只是统计物理学历史上的重要事件，再次捍卫了配分函数的地位（虽然前沿的统计物理学研究很少是就靠配分函数就行的）。为什么强调这是正确的计算呢？那当然是有个人做了错误的计算啊！（错误交换了求极限于求导的次序，虽然几乎任何时候都可以换，但是这里就不行），这个算错的人叫梅逸，是集团展开法的创始人，也是大牛，课本里面都会提到他。

真正震撼我的是李政道的一句话（啊这，好像跑题了）：我觉得统计物理学是最完美的理论，因为依据简单的假设可以得出如此丰富的物理结果。

这句话真的就说到我心坎上面去了。统计物理学的确让我感觉“物理味道”非常浓。而苏汝铿的书最后一节专门谈到统计物理学的发展，包括基础性问题（时间之箭，可逆佯谬，各态历经），和非平衡问题。我意识到这才是更感兴趣的内容。从这一刻起，我把方向定为了统计物理学。

但是此时还在大一寒假啊！难道不向着高能理论前进了？那也太屑了，才努力几个月就quit了。当然不是！恰恰是因为我将方向调整为统计物理理论，我才越来越重视高能理论。因为我在学习中意识到，量子场论和统计物理的关系，实在是太紧密了（此处略）。

于是我在加入了高能理论组的同时还向统计物理数值模拟的一位老师发了邮件。这一次我感觉我专业了点

就如同我文中说的，很多杰出物理学家都是从统计物理学白手起家。包括杨李二人。

然后在这个课题组这边，老师让我先入处理一个静电体系的计算问题。这需要涉及lattice gas模型以及其变种。在初次阅读大量文献的时候我感到好奇。突发奇想：这么nb的东西是谁先想出来的？我打算用最笨的方法，顺着参考文献一个一个往下找。最终我找到了这一篇：

这tm谁啊，居然2792引用，逗我呢！当时看那么多文献没一个中国人的（这是典型的错误研究方法，进入第一件事情是找老师和学长学姐有关的文献试着看看。大家不要犯这种低级错误）。对于这名字还没反应过来，点进去CN Yang一看：

啊这。。。。。

原来我一直就没有脱离出杨振宁的“领土”啊

在统计物理数值模拟捣鼓了一年之后感觉（期间也在高能理论组跟进）自己还是不想弄数值模拟。纯理论才是自己感兴趣的。或者说，计算机是一个工具，但是不想所有的时间都在捣鼓计算机。于是还是终止了模拟的工作。回到了高能理论组来。

高能的老师非常欢迎和看好我，说你看一篇文献给咱讲讲吧：

SYM是？Supersymmetry Yang Mills......

......

慢慢的我在amplitude方向逐渐学会了点东西。最近也经常查看老师的发的文章

之后还会遇到杨振宁吗，我想是肯定的

我的知乎头像是我自己做的（当然我现在qq头像不是这个了，早就改了），正是Yang-Mills理论的作用量

Yang-Mills理论是对于量子电动力学highly nontrivial的推广。将阿贝对称性推广到非阿贝的。规范群是U(1)就是量子电动力学，规范群是SU(2)就管弱相互作用（我不了解），规范场是SU(3)就是量子色动力学（暑研我将会去入门有关此的工作）。

正是这起源于法拉第的场论，来自于麦克斯韦方程组的电动力学铸造了现在的杨米尔斯理论，而这给标准模型奠定了基础，为通向所谓终极理论（如果存在）铺开了坚实的道路。我将之作为头像（而背景图是玻尔兹曼积分微分方程的守恒形式，是非平衡统计物理里面很重要的工作。）。配图以美丽的北极光（这就是电磁波，受到杨米尔斯理论的支配），来形象地表达这这一成就的震撼。

谢邀！杨振宁对整个科学界的贡献我就不多提了，毕竟物理水平有限，没学过，也说不清楚。虽然我看网上的截图，央视好像把杨老最大的贡献的名称都说错了。

个人认为，杨老对中国科学界的贡献主要有以下几点。

帮助建立清华大学高等研究中心，请来了姚期智、翁征宇、王小云等著名科学家。杨老将自己在美国工作时的部分积蓄和大部分在清华领取的薪酬都捐赠给了基金会。

改变了清华大学物理系的面貌。杨老以敏锐的视角，制定了凝聚态物理的重点发展方向。请来了以薛其坤为代表的出色的科学家，并以自己的影响力推动国际合作和物理系建设，极大地提供了清华大学物理系的水平和地位。说白了，以前清华是一所工科院校。

关心中国一些重大的科学工程以及科技政策，积极发表自己的意见，包括推动X射线自由电子激光建设和反对对撞机。

继续从事科学研究工作。回国后，由于年龄原因，杨老自然过了工作的高峰期，但仍然发表了27篇学术论文，其中13篇是纯物理学研究论文。在一次不愉快的《物理评论快报》(PRL)投稿经历后，作为PRL创始人之一的杨老，将全部工作发表在《中国物理快报》(CPL)上，以实际行动支持了中国科学期刊建设。

回国后，亲自给大一学生上物理课。努力改变国内大教授不给本科生上课的风气，虽然改变风气的效果也就那样。