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杨振宁

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

杨振宁

生平


杨振宁

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。

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