说起杨米尔斯理论,一般人都不了解,客观地说,很多学物理学的研究生都不会碰它,甚至方向不同的物理学博士也不是很了解。这足以见得这个理论的艰深和晦涩。那为什么会如此高冷呢?

杨振宁哪年得的诺贝尔奖(诺贝尔奖难以衡量其贡献)(1)

杨米尔斯理论中“杨”指的是杨振宁,米尔斯是当时杨振宁的助手米尔斯,这个理论用两人的名字来命名的。上个世纪20年代到50年代,杨振宁先生站在狄拉克、泡利等巨人肩膀上,成功的统一了量子论和狭义相对论,创立了规范的量子场论,即杨-米尔斯理论。在杨振宁先生的努力之下,我们清楚的了解到,每一种粒子,包括构成物质的电子和夸克,都对应为一种弥漫于整个宇宙的场,粒子则是它们的激发态。

杨振宁哪年得的诺贝尔奖(诺贝尔奖难以衡量其贡献)(2)

物理学的终极教义是大统一。随着技术的进步观测手段的提高,人们撬开了原本以为是终点的原子核,这下如同打开了潘多拉的魔盒,发现了还有两货在底下——强力和弱力。自然界的基本力,变成了4种——引力、电磁力、强力以及弱力!

杨振宁哪年得的诺贝尔奖(诺贝尔奖难以衡量其贡献)(3)

而目前物理世界已知的四种基本力,除了引力之外,剩下的电磁力、强力、弱力都是用杨米尔斯方程描述的。杨振宁先生的理论从诞生开始的几十年时间里面,至少完成了物理终极理想的75%!这几乎是前无古人后无来者的壮举啦,杨-米尔斯方程绝对称得上是并肩麦克斯韦方程组、广义相对论,物理学界最重要的方程组之一。

杨振宁哪年得的诺贝尔奖(诺贝尔奖难以衡量其贡献)(4)

可以这么说,杨-米尔斯方程给出了一个标准的套路,大家按照套路来,能直接从强力和弱电理论里预言未被发现的粒子。以前是实验物理学家发现了新粒子,理论物理学家再去琢磨着怎么解释;现在则是理论物理学家预测粒子,实验物理学家再去找。只要实验条件具备,可谓十拿九稳,诺贝尔奖拿到手软。

杨振宁哪年得的诺贝尔奖(诺贝尔奖难以衡量其贡献)(5)

有五位科学家就拿杨米尔斯理论来解决强相互作用,然后他们真的用杨米尔斯理论解决了强相互作用,然后诺贝尔奖分两次颁给了这位科学家诺贝尔奖。之所以分两次,是因为诺贝尔奖一次只能给三个人。

杨振宁哪年得的诺贝尔奖(诺贝尔奖难以衡量其贡献)(6)

有人有疑问,杨-米尔斯理论在物理界声名显赫,已经在科学界被推到牛顿力学和麦克斯韦电磁学的高度,然而他们两人居然没有因此获得诺贝尔奖。这是为什么呢?有一种流行的观点认为是因为杨振宁已经凭宇称不守恒拿过一次诺贝尔物理学奖了,无法在同领域再获奖。这理由虽然有道理,但其实并不绝对。

杨振宁哪年得的诺贝尔奖(诺贝尔奖难以衡量其贡献)(7)

诺贝尔奖委员会有个潜规则是,一个人只能在一个领域拿到1个份额的诺贝尔奖。但历史上有过反例。最典型的是英国生物化学家弗雷德·桑格尔,他分别于1958年凭胰岛素测序获得诺贝尔化学奖,1980年凭DNA测序又获得一次诺贝尔化学奖,两次获得同一个奖还不算,两次的得奖原因还都跟测序有关。

杨振宁哪年得的诺贝尔奖(诺贝尔奖难以衡量其贡献)(8)

杨-米尔斯理论当年提出时未能解决毒舌泡利指出的场的质量问题,因此被物理界打入冷宫,直到多年以后,他们的遗留问题被别的物理学家解决,杨-米尔斯理论才焕发生机。也许这就是米尔斯没能凭杨米尔斯理论获诺贝尔物理学奖的原因,因为他们提出的理论是有问题的,而最终解决问题的并不是他俩,如果要颁奖,那解决问题的是不是也得颁?那就超额了啊。

杨振宁哪年得的诺贝尔奖(诺贝尔奖难以衡量其贡献)(9)

而且,在1999年,米尔斯已经去世了。所以他们两人已经没有可能凭借杨-米尔斯理论获得诺贝尔奖了。

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