杨振宁

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杨振宁(英语:Chen-Ning Franklin Yang,1922年10月1日-),中国理论物理学家,在统计力学和粒子物理学等领域贡献卓著,在物理学界影响力很大。他曾在抗日战争时的西南联合大学念本科、硕士,后赴美念博士。他与李政道于1956年共同提出宇称不守恒理论,因而分享1957年诺贝尔物理学奖,以中华民国国籍成为最早的华人诺奖得主。

1954年,杨振宁同米尔斯创立了“杨-米尔斯规范场”论(Yang-Mills gauge theory),是研究凝聚原子核的力的精深理论。杨振宁和米尔斯把电磁作用是由定域规范不变性所决定的观念推广到不可对易的定域对称群,提出具有定域同位旋不变性的理论,发现必须引进三种矢量规范场,它们形成同位旋转动群SU(2)的伴随表示。这就揭示出规范不变性可能是电磁作用和其他作用的共同本质,从而开辟了用此规范原理来统一各种相互作用的新途径。

自从杨振宁和R.J.Baxter分别于1967年与1972年创建了量子杨一巴克斯特方程(简称QYBE)以来,量子可积模型方面的研究取得了很大进展,特别是V.G.Drinfeld所建立的Yangian和量子群理论对物理中的量子完全可积模型的对称性研究提供了强有力的数学工具。经过系统的发展,已经证明杨-巴克斯特方程在统计模型、量子多体问题、量子可积模型和扭结理论等领域中扮演着至关重要的角色。

杨振宁

生平

1949年,杨振宁兄弟和邓稼先在美国芝加哥大学。

1922年杨振宁生于中国安徽合肥,父亲杨武之获芝加哥大学数学博士学位,回国后曾任清华大学与西南联合大学数学系主任多年。杨振宁出生时他父亲正在怀宁一所中学教书,故给长子取名“振宁”。

杨振宁4岁认字3000多个,5岁会背《龙文鞭影》,少年时代就读厦门市演武小学,北京教会学校崇德中学,昆明一中等。杨振宁从小兴趣广泛,读中学时就对父亲说过:“我长大了要争取得诺贝尔奖!”。1942年杨振宁毕业于昆明的西南联合大学(导师:国立北京大学吴大猷),1944年在西南联大研究所毕业(其导师:国立清华大学王竹溪)。此后他于1945年考取公费留学赴美,就读于芝加哥大学,1948年取得博士学位,论文导师是爱德华·泰勒。

1949年,杨振宁进入普林斯顿高等研究院进行博士后研究工作,并开始同李政道进行了一段长达十多年富有成果的合作。当时的院长奥本海默说,他最喜欢看到的景象,就是杨、李走在普林斯顿的草地上。1966年以后,他长期执教于纽约州立大学石溪分校,创立并主持该校的理论物理研究所(于1999年更名为杨振宁理论物理研究所)。他也是中央研究院院士(1958年当选)、美国科学院院士(1965年当选)、英国皇家学会会员(1993年当选)、中国科学院院士(2017年当选,1994年当选外籍院士);并且长期在香港中文大学任博文讲座教授。1977年杨振宁和梁恩佐等人在波士顿创办了“全美华人协会”,促进中美关系。

杨振宁于1964年3月23日加入美国国籍,他认为父母亲是不赞成他加入美籍的,所以直到来美19年以后的1964年,他才下决心加入了美国籍。对于这件颇有争议的事,杨在一次访谈中解释说:换美国护照是因为学术和工作的关系,要去各个地方旅行。而拿中华民国护照旅行当时非常不方便。

他在1971年重回中国大陆访问,是中美关系开始解冻后最早回到中国大陆访问的美籍华人学者之一。杨振宁曾与陈省身、丘成桐等一起参与“保钓”运动。

此后,杨振宁为提高中国的物理研究水平作了许多工作,多次回到中国大陆讲学,为被政治运动所破坏的中国大陆物理学界带来了当时国际物理研究的前沿知识。1986年,杨振宁推动在南开大学陈省身数学研究所内建立了理论物理研究室。他还促成了亿利达青少年发明奖等奖项的设立以促进中国在更广泛的科教领域的发展。1997年杨振宁推动创办了北京清华大学高等研究中心,吸引高水平的中青年学者从事前沿研究,聘请图灵奖获得者姚期智到清华工作。

2001年11月,杨振宁获得在华永久居留资格。自2003年起,杨振宁开始在清华大学长期定居。2004年11月,杨振宁正式取得中华人民共和国外国人永久居留证。

2015年2月,杨振宁放弃美国国籍[5],于4月1日成为中国公民。同年,他由中科院外籍院士转为中科院数学物理学部院士。这次由中科院外籍院士转为中科院院士在历史上尚属首次。因无先例和程序可循,中科院学部专门制定了《中国科学院外籍院士转为中国科学院院士暂行办法》。

主要科学成就

杨振宁的物理学研究领域广泛,他在统计力学、粒子物理学理论和量子场理论等方面都取得了杰出成就,特别是他和李政道合作期间成果丰硕。

1954年,杨振宁与罗伯特·米尔斯一道提出了杨-米尔斯理论,即非阿贝尔规范理论。
影响:杨-米尔斯理论对基础物理学和现代微分几何学都产生了深远的影响,是粒子物理学的标准模型的基础;1970年代他与吴大峻合作研究规范理论的整体性质,亦即规范理论与数学上纤维丛的密切联系,杨-米尔斯理论的数学性质也是近三十多年来数学研究的重要课题。
在统计物理方面,他与李政道合作关于相变的一系列研究已经成为经典文献;他本人在1967年首先发现的杨-巴克斯特方程为可积模型的研究开辟了全新的方向,对物理和数学都有广泛的影响;他还提出了非对角长程序(off-diagonal long-range order)的概念。
1956年,杨振宁和李政道合作,深入研究了当时令人困惑的θ-τ之谜——即后来所谓的K介子有两种不同的衰变方式。杨振宁和李政道通过分析认识到,很可能在弱相互作用中宇称不守恒。他们仔细检查了过去的所有实验,确认这些实验并未证明弱相互作用中宇称守恒。在此基础上他们进一步提出了几种检验弱相互作用中宇称不守恒的实验途径。次年,这一理论预见得到吴健雄小组的实验证实。因此,杨振宁和李政道的工作迅速[15]得到了学术界的承认,并获得1957年诺贝尔物理奖。
影响:“宇称守恒”是关于物理世界中的左右对称性的最基本假设,此前在物理学界一直是被奉为圭臬的基石,几乎如同“常识”一样固化在人们心中,几乎无人怀疑它会有失效的时候。沃尔夫冈·泡利、理查德·费曼和列夫·朗道等洞察力不凡的物理学者都曾对此深信不疑。有学阀作风的朗道还丢弃过由自己人沙皮罗(I. S. Shapiro)写的一篇试图讨论宇称不守恒的论文。起初,有的研究还错误地断言β衰变实验已经“证明了”宇称守恒。1999年,弗里曼·戴森在杨振宁荣休学术讨论会上说“发现宇称不守恒、发现左手和右手手套并非在各方面都对称,是一项了不起的破坏活动。它摧毁了在思维结构前进道路上的(阻碍性的)基石,这个结构以后经过30年才建立起来。

教育与科学建设工作

杨振宁认为传统中国教育不重视动手能力的培养,但中国的发展非常需要动手能力强的人才。他也认为喜爱将计算机技术应用于科技研究(如利用统计分析知识进行数学建模,从而改善生物分类学中系统发生树的结构合理性)、喜爱整理知识、喜爱解决问题都是值得培养的兴趣。现代科技发展迅速,杨振宁相信博览群书的人更容易在研究工作中发现属于自己的机遇。他指出扩大知识面的广度和深度可以弥补研究人员在智力方面的不足。他还将《科学美国人》作为优秀科普杂志的一个代表推荐给学生。

1971年夏,杨振宁访问中国,是美籍知名学者访问新中国的第一人。他对促进中美建交、中美科学技术教育交流做了大量工作。
20世纪70年代时,杨振宁曾不止一次希望将人工合成结晶牛胰岛素的工作提名诺贝尔生理学或医学奖,但最终落选。
1986年,杨振宁推动在南开大学陈省身数学研究所内建立了理论物理研究室。
杨振宁促成了亿利达青少年发明奖等奖项的设立。
1997年,杨振宁推动创办了北京清华大学高等研究中心,聘请图灵奖获得者姚期智到清华工作。姚期智为此毅然辞去普林斯顿大学终身教职。
2004年,杨振宁亲自为中国清华大学的物理系和基础科学班大一的学生讲授了一个学期的“普通物理”课。杨振宁使用慢速英语夹杂中文翻译授课,每次课前要花2个小时备课,并在课后主动询问听懂了的学生有多少。杨振宁说:“现在很多教授不愿意给本科生上课,但我觉得,给本科生上课很重要。我也希望我能够带动更多的人。”前来听课的人不乏外校学生和其他年长的教师。杨振宁说:“那一学期我想最大的收获,不是同学的收获,是我的收获[28]。”
2015年和2016年,杨振宁2次参加“求是奖颁奖典礼”,为张亭栋、彭实戈、张益唐等获奖者颁奖和致辞。

科学哲学与文化观点
杨振宁经常谈及科学、哲学、宗教和传统文化的话题。量子力学近来经常卷入与哲学和宗教有关的话题。实验物理学者潘建伟就此呼吁:别老是把量子力学跟其他的问题联系在一起。他转述杨振宁先生的观点:科学往前进一步,宗教往后退一步,科学再进一步,神学又往会退一步,但是科学解决了有限问题,宗教最后总是无限。

1957年,杨振宁与李政道因共同提出宇称不守恒理论而获得诺贝尔物理学奖。杨振宁以曾经接受中国文化的熏陶为自傲,在接受诺贝尔奖金的时候,由他代表致辞:“我深深察觉到一桩事实:在广义上说,我是中华文化和西方文化的产物,既是双方和谐的产物,又是双方冲突的产物,我愿意说我既以我的中国传统为骄傲,同样的,我又专心致于现代科学。”

争议
杨振宁尽管在物理学界享有盛名,但也是在公众舆论中争议最大的华人科学家[38][39]。网上对他的争议主要来自中国大陆,内容主要集中在他的私生活、他的国籍变更、他与李政道的分道扬镳、他对中国科学发展方向的观点等与其具体研究工作没有直接联系的话题上。他主要从事的量子场论本身是一个艰深的研究领域,针对该领域的大众普及读物也相当少,即使是专业教材也常常出现因新知识太多而越写越厚的问题[40]。普通公众对他的研究贡献的具体内容与重要性程度一般所知甚少。

单仁平认为,杨振宁被抹黑是中国网络言论暴力的一个缩影,攻击他的网民几乎见到他的新闻就喷,将对他言论攻击作为一种发泄和娱乐。此外,钱永健、吴健雄等在中国国外做出贡献的科学家也曾成为中国网民的出气筒。

与李政道决裂
杨振宁从1949年与李政道初次合作,到1957年因“宇称不守恒”理论的贡献获得诺贝尔物理学奖,1962年杨振宁和李政道决裂,科学上不再合作,友谊也一笔勾销,学术界也充满了传言;包括诺贝尔名声到太太的因素。关于他们个人关系分裂的原因,杨李双方偶有公开叙述,然而各有说辞,令外界对真实原因依然不得而知。杨振宁表示,李政道是自己最成功的合作者,与李政道的决裂是他今生最大遗憾。李政道也表示李杨的交恶是中国科学界的一大悲剧。

对中国科学发展方向的观点
杨振宁一直建议中国应该先大力发展应用物理学而非基础物理学(如高能物理),这也与李政道的主张完全相反。

2016年底,杨振宁在网上发文反对中国政府筹备建设会花费巨资的大型对撞机(定名为“环形正负电子对撞机”(CEPC)和“超级质子-质子对撞机”(SppC),合称“环形正负电子对撞机-超级质子质子对撞机”(CEPC-SPPC))。中科院高能物理研究所所长王贻芳随后发文反对杨振宁的这一主张。2017年5月11日上午,杨振宁在清华大学科学馆的办公室通过网络直播,向超过100万中国观众就中国该不该建大型对撞机之争再次表达了自己鲜明的反对观点。为澄清误解,杨振宁后来还特别强调他反对的不是中国高能物理今后的发展,反对的只是中国马上开始建造超大对撞机。

中国是否要建造超大对撞机的争论源于2012年或更早,争论的双方都不乏国际泰斗级科学家。此前支持方主要有从事弦理论研究的丘成桐和爱德华·威滕等著名科学家;反对方也有重量级的菲利普·安德森和影响力比较一般的阿诺·彭齐亚斯等科学家。到2016年,杨振宁来搅了一棍后,王贻芳等人也加入论战。竞争万有理论头衔的弦理论长期遭受难以获得高能物理实验验证的诟病,因此弦理论的研究者尤其支持大型对撞机的建设。超级质子-质子对撞机的能量将会达到目前世界最大的欧洲大型强子对撞机的7倍。此前建成的北京正负电子对撞机就是由李政道提议的。

文革期间访华之行的观点
杨振宁在20世纪70年代初访问中国大陆时,受到了领导人的款待。回到美国后,他知道自己一定会被记者提问敏感的政治问题(但他的家人尚留在中国),所以作了圆滑的回答。他在回答记者问题时为文革说了一些好话,包括认同道听途说来的文革没有死很多人、相信中国领导人有明智的治国方案、大锅饭的口味还不错等,他事后辩称是被假象蒙蔽了。不过同为知名数理学者的钱学森和陈省身在文革期间也都说过恭维中国政府的话。另外,他曾向周恩来质疑意大利导演米开朗基罗·安东尼奥尼拍摄的纪录片《中国》,结果他说的话被四人帮的耳目打听到并加以利用,导致此片在中国被禁,并引发一些中意外交问题。据称,杨振宁并未看过该电影,他对这部电影的质疑也只是源于道听途说。

遭公众贬低
2004年,他82岁时与28岁的翁帆结婚,这是他引起中国网民关注和争议的起点。随后出现了广为流传的《清华学生怒批杨振宁:不忠不孝不仁不义》一文,给杨振宁的形象雪上加霜。随后公众对杨振宁的争议持续不断。公众关于与日常生活不相干的科学家的争议往往是一时的,像杨振宁这样持续被辱骂的例子并不寻常。攻击他的人群此后又骂他不爱国,从政治角度对他上纲上线,无视他自从20世纪70年代起就经常回中国大陆的事实,甚至严重贬低他的学术成就。他晚年加入中华人民共和国国籍后,又在中国大陆被部分网友骂“回国太迟”、“是回家养老”、“在国外混不下去了”和“骗取名誉和待遇”。事实上,杨振宁分文未取由中国清华大学开出的100万人民币年薪,还为清华大学捐款超过百万美元。杨振宁虽年事已高,但仍能依靠其人脉和影响力,不断邀请到诸多具有国际影响力的学者来中国任职。杨振宁也深受谣言所困扰,甚至有西方媒体曾将一则谣言内容当真,向他发去祝贺。

个人生活

家庭
杨振宁的第一任妻子是原中华民国陆军中将杜聿明的女儿杜致礼,1950年8月26日,28岁杨振宁和21岁杜致礼在美国普林斯顿结婚,婚后杜致礼在美国纽约州立大学石溪分校担任中文教师。1957年12月,杜致礼随同杨振宁前往瑞典斯德哥尔摩领取诺贝尔物理学奖。他们有两个儿子与一个女儿,三个子女全部定居美国。长子杨光诺1951年出生,为电脑工程师。次子杨光宇1958年出生,为化学家,1961年女儿杨又礼出生,为医生。杨振宁和杜致礼在普林斯顿度过了大部分时光,一起携手度过了53年的岁月,2003年10月杜致礼因病过世。

2004年底,82岁高龄的杨振宁与28岁的翁帆结婚,翁帆是广东外语外贸大学翻译系硕士,曾有过一段婚姻。杨振宁是1999年在汕头大学第一次和翁帆见面的。他们目前居于北京清华大学。由于杨振宁与翁帆年龄相差54岁,引起热议。

逸闻
杨振宁小时候曾是个左撇子,而且从小动手能力就差。有一次,他用泥捏了一只鸡,被父母错认为是莲藕。
杨振宁被同学取笑为“哪有爆炸哪就有杨振宁”,人送外号“爆炸杨”。他初到美国时,曾希望参与实验研究,但常因为笨手笨脚,导致越帮越忙,最后干脆放弃从事实验的念头。
相对论、能量守恒定律等许多理论因被视为西方资产阶级科学理论而遭到“四人帮”及其团伙的批判。但是宇称不守恒理论不仅未遭批判,反而受到鼓吹。

作品

学术专著

Yang, C.N. Special problems of statistical mechanics [统计力学特殊问题]. Seattle: University of Washington Press. 1952 [1952]. ASIN B0007FZHH4.
Yang, C.N. Elementary Particles: A Short History of Some Discoveries in Atomic Physics [基本粒子:原子物理学部分探索过程的简史]. Princeton: Princeton University Press. 1963 [1961]. ASIN B000E1CBGG.
论文选辑
Yang, C.N. Selected papers 1945-1980, with commentary (Chen Ning Yang) [论文选辑 1945-1980 附带评注]. San Francisco: W.H. Freeman. 1983 [1983]. ISBN 0-7167-1406-X (英语).
2005年版:Yang, C.N. Selected Papers 1945-1980, With Commentary [论文选辑 1945-1980 附带评注]. World Scientific Series in 20th Century Physics 36. World Scientific Publishing. 2005 [1983]. ISBN 981-256-367-9 (英语).
Yang, C.N., Selected Papers of Chen Ning Yang II [杨振宁论文选辑2], World Scientific Publishing Company, 2013, ISBN 978-981-4449-00-7 (英语)

杂文随笔

杨振宁. 杨振宁文录:一位科学大师看人和这个世界. 杨建邺 1. 海南出版社. 2002. ISBN 9787544304825 (中文(中国大陆)‎).
传记
江才健. 规范与对称之美——杨振宁传 1. 天下文化. 2002. ISBN 9789864170647 (中文(台湾)‎).
江才健. 规范与对称之美——杨振宁传 1. 广东经济出版社, 和讯读书 (提供免费在线阅读). 2011. ISBN 9787545407297 (中文(中国大陆)‎).
杨建邺. 杨振宁传 2. 生活·读书·新知 三联书店. 2011 [2004]. ISBN 9787108035738 (中文(中国大陆)‎).
徐胜蓝; 孟东明. 杨振宁传 5. 复旦大学出版社. 1997. ISBN 9787309018240 (中文(中国大陆)‎).
苏建军. 杨振宁人生传奇. 许怡勤 (责任编辑) 1. 中国南京: 凤凰出版社. 2011. ISBN 978-7-5506-0848-1 (中文(中国大陆)‎).
黄芬香. 杨振宁传. 十大华人科学家丛书. 孟宪明 (丛书主编). 河南文艺出版社. 2018 [2012]. ISBN 9787555906148 (中文(中国大陆)‎).
项星 (主编). 物理学全才——杨振宁的故事. 荣耀中华·华人诺奖群英谱. 武汉大学出版社. 2016. ISBN 9787307176171 (中文(中国大陆)‎).
竭宝峰. 杨振宁科研与爱情的故事. 中国名人成才故事 电子书. 辽海出版社. 2009 (中文(中国大陆)‎).
管成学; 赵骥民. 诺贝尔奖坛上的华裔科学家:杨振宁与李政道的故事. 网易云阅读. 世界五千年科技故事丛书 电子书.
其中江才健写的《规范与对称之美——杨振宁传》和杨建邺写的《杨振宁传》是较为权威的杨振宁传记。江才健版采访人数多、资料翔实,杨建邺则具有物理学教授专业背景优势,杨振宁本人对这2本书的看法也是如此。不过注重写实的传记,故事性会差一些。

评价

自我评价
杨振宁自认为最大的贡献是帮助中国人克服了觉得自己不如人的心理。杨振宁自认为最大的不足在于动手能力非常差,自称在实验室只会给别人添麻烦,“凡是我动手做的事情里面都会有问题”。他鼓励学生多动手,而且有动手天赋的人应注意培养自己的优势。

同行评价
实验物理学者丁肇中:“中国人在国际科学坛上有建立不朽之功绩者,乃自杨振宁始。”
授予杨振宁“鲍威尔科学成就奖”的美国权威机构富兰克林研究所称赞其成果“对20世纪下半叶基础科学研究的广大领域产生了巨大的影响”,“给人类对宇宙基本作用力和自然规律提供了理解”,认为杨-米尔斯理论“深远地重新规划最近40年物理学和现代几何学的发展。已经排列在牛顿、麦克斯韦和爱因斯坦的工作之行列,并必将对未来几代有类似的影响”。
弗里曼·戴森认为杨振宁对数学的热爱使得杨振宁“正如使爱因斯坦和狄拉克一样,对自然的神秘能够比别人看得更远一点。”
清华大学教授聂华桐评价杨振宁的物理学地位时说:“我们常常可以听到一些物理学家的名字,像麦克斯韦、爱因斯坦,量子力学初建时的海森堡、薛定谔以及狄拉克。现在再要往下排的话,我想杨先生的名字就要算在里面了。”

荣誉

奖章

杨振宁于国立台湾大学领取名誉博士学位时发表感言

1957年:诺贝尔物理学奖(与李政道分享)
1980年:拉姆福德奖
1986年:美国国家科学奖章
1993年:美国哲学会将其最高荣誉本杰明·富兰克林奖章授予杨振宁,指出“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”,赞其成就是“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”。[27]
1994年:富兰克林研究所鲍尔科学成就奖(杨振宁是获此项殊荣的第1位物理学家)[27][15]
1995年:爱因斯坦奖章
1996年:博戈柳博夫奖
1999年:拉斯·昂萨格奖
2000年:《自然》评选了人类过去千年以来最伟大的物理学家,全人类总共只有20多人上榜,杨振宁先生在这个评选中名列18位!
2001年:费萨尔国王国际奖
2007年:获得“2006影响世界华人盛典”终身成就奖
杨由于在理论物理学中弱作用力宇称不守恒方面的研究工作,被授予了1957年诺贝尔物理学奖。

院士
1958年,中央研究院院士
1965年,美国国家科学院院士
1983年,世界科学院创院院士
1994年,俄罗斯科学院外籍院士
2010年,日本学士院荣誉院士
2015年,香港科学院名誉院士
2016年,中国科学院数学物理学部院士
1994—2016,外籍院士
宗座科学院院士
巴西科学院院士
西班牙皇家科学院院士
委内瑞拉科学院院士

影响与纪念
杨振宁是最早获得诺贝尔奖的2个中国人之一(最早获得提名的华人是在清朝政府任职的马来西亚医学家伍连德),也是目前成就最高的华人物理学家。关于宇称不守恒的研究在发表的次年就获得诺贝尔奖,这么快的获奖速度在诺贝尔奖历史上是第一次出现,而且在此后也非常少见。杨振宁的事迹鼓舞了不少后辈华人物理学家。实验物理学家朱棣文就是其中之一。

美国石溪大学由于杨的贡献和杰出表现,特别聘请当时在普林斯顿高等研究院担任教授的杨到任杨振宁理论物理研究所的所长兼任教授。杨也是石溪大学一位杰出的老师,自1966年以来对于石溪大学的学术研究发展有重要贡献。

2005年,荷兰物理学家杰拉德·特胡夫特主编了《杨-米尔斯理论50年》,记录了半个世纪以来杨-米尔斯理论对粒子物理学后续发展的持续影响。

1997年,中国南京市紫金山天文台将其发现的一颗国际编号为3421号的小行星命名为“杨振宁星”。

杨振宁的故事曾收录于中国大陆的高中语文选修教材《语文选修——中外传记作品选读》

转自维基百科


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