之后的每一步进展,都是一个内容丰富的故事,但本篇的主角是杨先生,所以接下来事,我们一律长话短说。
1967年,温伯格接过格拉肖的SU(2)×U(1)框架,引入希格斯机制,完善了电弱统一理论,为理论新挖出的规范粒子——传递弱力的W和Z玻色子解决了质量问题。
萨拉姆也独立建成了类似的模型,于1968年在学术会议上发表。
1971年,维特曼的学生胡夫特终于搞定了杨-米尔斯规范场的重正化,剔除了蛋疼的无穷大。被无穷大憋出肾结节的格拉肖听到这个消息,激动地说:“这家伙要么是个白痴,要么是个伟大的天才。”还好胡夫特是后者。
值得多啰嗦一句的是,电弱统一不仅是模型形式上的统一,而是“真正”的统一,它解决了电弱二力“同源”的问题。
具体一点说,以能量度标246GeV为界,在高能状态中,电弱力不分家,由4种无质量的规范粒子传递;在低能状态中,前面提到的“自发性对称破缺”就发生了,电弱力分裂为弱力和电磁力。
1972年,盖尔曼、弗里奇用SU(3)群,成功描述了三色夸克在强力中的行为,预言规范场粒子为 8 种胶子,这就是前面提到的量子色动力学。
到此,除了引力,其余三种力的理论,都在杨-米尔斯理论这一地基上建立起来了,而且电弱还实现了统一。
这些成果有多伟大呢?
量子色动力学、电弱统一理论的建立,挖出了传播三种力的规范粒子,给出了粒子之间如何进行三种相互作用,催生了描写所有基本粒子的标准模型。
标准模型与狭义相对论、量子力学相容,它是人类目前认识基本粒子的基础。
杨振宁的诺奖级成果其实有三个,除了杨-米尔斯理论、弱力下宇称不守恒定律,还有杨-巴克斯特方程——这款方程像一把万用钥匙,可以用来求解一系列重要的物理模型,还在数学领域、量子计算、凝聚态物理研究方面颇有助益潜力,被认为是“数学物理领域的隐藏宝石”。
杨振宁是一个善于合作的科学家,他的三大成果,都是与人合作而得,这对于现代物理研究而言,是越来越重要的学术特质,也可以说是学术特长。
关于杨先生在物理学中的地位,尤其是排名,由于他的华人身份,在华文圈讨论时掺杂的情绪比较复杂,所以本文就不掺和了,但有一点毋庸置疑:
他是有史以来最伟大的华人科学家,没有之一。
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