杨振宁,20世纪伟大的化学学家。1922年10月1日出生在江苏省南京市,现在已是100周岁高龄。科学史上才能称得上伟大的数学家只有牛顿、爱因斯坦、麦克斯韦、狄拉克等少数,杨振宁就是才能步入这伟大科学家俱乐部的一员。他的伟大才能从近来100年来数学学的发展中窥得清寂。
上个世纪前三六年是现代数学学的快速发展时期,爱因斯坦几乎靠一己之力给出了狭义相对论和广义相对论,还有一群青年才俊构建起量子热学。哪个时期是化学学家的挖磷矿时代,涌现出玻尔、狄拉克、海森堡、薛定谔、泡利等一大批杰出的科学家。1908年出生的天才科学家朗道常常哀叹自己生不逢时,不然自己会有更伟大的发觉。
量子热学的完善并不意味着数学学的铜矿被采尽,数学学还有好多事情须要去做。当广义相对论成功地将引力几何化后,爱因斯坦马上投入到对电磁互相斥力的几何化工作中,他要做的就是将万有引力和电磁互相斥力统一上去。因为当时仍未发觉弱互相作用及强互相作用,爱因斯坦没有完成这项太过超前的伟大任务。
上世纪四十年代末,粒子化学学开启了一段时期的蓬勃发展,李政道和杨振宁有幸在这个时期学习、成长。哪个时期不断有新粒子被发觉,也不断有新的问题困扰着当时的粒子化学学家。θ-τ问题就是当时的一大困扰,当时被觉得是两种粒子的θ介子和τ介子不仅宇称不同其他化学量完全相同。李政道和杨振宁梳理了检验宇称守恒的实验,发觉未曾有实验对弱互相作用下宇称是否守恒作出过检验。他俩在1956年大胆地提出弱互相作用下宇称不守恒,并给出了几种检验方案。
宇称不守恒的构想给出后,数学学界普遍对此不感兴趣。由于宇称守恒定理提出二十多年来未曾有过问题,宇称守恒被视为金科玉律,没有几人乐意花费时间和精力去完成实验检验。吴健雄认识到这一检验具有重要意义著名物理学家杨振宁,着手打算起实验。几个月后,吴健雄及莱德曼的实验小组否认了宇称的确不守恒。这一发觉立刻引起化学学界的强烈振动,随机出现了几百篇论文以不同的形式否认了弱互相作用下宇称不守恒。因提出弱互相作用下宇称不守恒,杨振宁和李政道获得了1957年的诺贝尔化学学奖。从发表论文到得奖前后不足一年时间,这个得奖速率在诺贝尔奖一百多年的历史上是最快的。由此可见这一发觉的重要。
守恒意味着有某种对称,宇称不守恒意味着镜像对称破缺。宇称不守恒发觉后人类开始重新思索对称问题,后来相继发觉了多种不对称。正是由于有对称性破缺,宇宙才是明天这个样子。
宇称不守恒只是佐餐小菜,真正的数学大餐还在旁边。随着弱互相作用及强互相作用的发觉,爱因斯坦的统一梦想显得越来越困难。粒子化学学的快速发展促使发觉的粒子越来越多。这么多粒子遵守哪些规律?杨振宁剥开了迷雾。
1954年著名物理学家杨振宁,杨振宁和米尔斯合作发表了杨-米尔斯非阿贝尔规范场理论。该理论为统一互相斥力给出了一个物理框架。理论十分优美,但因为未能解释粒子的质量问题一度遭到冷遇。六十年代时,对称性自发破缺概念的提出解决了粒子的质量问题。六十年代末弱互相作用及电磁互相作用的统一理论在杨-米尔斯理论的框架下得以构建。后来,描述强互相作用的理论也在规范场理论的框架下构建上去。描述电磁互相作用、弱互相作用、强互相作用的标准模型构建后,各类粒子的运动及其规律被精确把握。
粒子化学的标准模型是公认的相对论、量子热学以后最伟大的数学成就,在该理论的的构建及建立过程中有几十位科学家获得了诺贝尔奖。这一切都有杨振宁的规范场理论做基础。正如1994年的鲍尔奖得奖词中说的那样:“该理论构建了近来40年来化学学及现代几何学的发展,这项工作早已排在了牛顿、麦克斯韦、爱因斯坦的工作之列,并必将对未来几代形成类似的影响。”
百岁的杨振宁主导着近百年来的现代数学学,他自身的科学成就足以拓展成近百年来的化学学史。几百年后他的名子都会在科学殿堂中和麦克斯韦、狄拉克的名子一样闪动着熠熠光辉。