楊振寧先生究竟有多么了不起

今天中午驚聞楊振寧先生逝世，心中十分震驚。楊振寧先生是對世界最有影響力的中國科學家之一，也是理論物理最黃金的時代最后在世的大師了。當這一天真的來臨，不免讓人有一種時代落幕的感覺。

我一直很敬佩楊振寧先生，一是因為他是當今世界物理學的巔峰，二是他作為當今世界物理學的巔峰，一直在不遺余力地輸出他作為巔峰的能量。

我曾有幸跟楊振寧先生有過幾次交集。2010年我清華入學時，就是88歲高齡的楊老做的新生報告。讀本科時，還在選課系統里看到過楊老的大學物理課。2019年參加騰訊科學探索獎和未來科學大獎的頒獎典禮，曾兩次見到了楊老。

在學校主干道看到的楊振寧先生的學術研討會展板

2021年我寫過一篇文章，力求盡我可能給大家科普一下楊老的學術成就以及他對中國的貢獻。今天特此重發，希望更多的人可以了解楊老對我們的意義。

一、楊振寧的科學地位

楊振寧先生最為著名的學術成果有兩個：1954年的楊-米爾斯理論和1956年的宇稱不守恒定律。他憑前者躋身頂級物理學家之列，憑后者與李政道先生共獲1957年諾獎。

諾獎頒獎典禮上評委這樣評價他們的貢獻：

你們不懈的努力打破了基本粒子物理學中最令人困惑的僵局，也由于你們輝煌的成就，導致了現在的理論和實驗工作的蓬勃向前。

諾獎獎章及證書

諾貝爾物理學獎的平均獲獎年齡56歲，而楊振寧先生獲獎時年僅35歲。如今的我33歲相當于我后年拿諾獎...再看楊振寧先生的諾獎震撼又上了一層。

從提出宇稱不守恒理論到獲獎，僅僅花了一年半的時間。1956年6月中旬楊、李兩人向物理頂刊PRL投稿，1956年10月1號正式發表論文，1957年10月31號他們就獲得諾獎了。

給我一年半
，寫個paper被編輯退回來修修補補好幾輪可能都發不出來。

另一個成果楊-米爾斯理論，它是20世紀下半葉極其重要的物理突破，為物理學的發展提供了全新的數學武器。它是粒子物理學標準模型的基礎，也是大一統理論的先驅。四種基本相互作用，除引力外的三種都是由楊-米爾斯理論描述的。

楊-米爾斯理論在50年代還只是一個有趣的物理創意，但很快它就成為了物理學的基礎設施，多位物理學家因為從事與楊-米爾斯理論有關的研究，收獲了諾獎

• 1979年，格拉肖、薩拉姆和溫伯格完成了電磁力和弱力的統一，拿諾獎；
• 1999年，胡夫特和韋爾特曼闡明物理學中弱電相互作用的量子結構，拿諾獎；
• 2004年，格羅斯、維爾切克和波利策發現強相互作用理論中的漸近自由，拿諾獎。(太會玩了，這是在諾獎接龍嗎)

1994年楊振寧因楊-米爾斯理論獲得了由美國富蘭克林學會頒發的鮑爾獎。頒獎文告是這樣寫的：

作為20世紀理性的杰作之一，這個理論解釋了亞原子粒子的相互作用，深遠地重新規劃最近40年物理學和現代幾何學的發展。這個理論模型，已經排列在牛頓、麥克斯韋和愛因斯坦的工作之列，這肯定會對未來幾代人產生相類似的影響。

牛、愛、麥三人基本是公認的物理學家前三名，楊都能和他們排一塊。如果硬要像武俠小說一樣給物理學家排座次的話，保守一點排進top15不過分吧！

真正的物理學C位

以前我想不通，為啥楊振寧的學術成就如此之高，大家卻對他知之甚少呢？后來我明白了

02試圖解釋楊先生的成就

楊先生在物理學界的成就豐富而深刻，我們僅為大家簡要解讀。以下內容主要來自《楊振寧傳》和我個人粗淺的物理知識，如有大佬也可以在評論區補充說明。

楊振寧最為大家熟知的成就可能是榮獲諾貝爾獎的宇稱不守恒。這可以說是整個科學史上最令人驚奇的發現之一。

首先要聲明的是，“宇稱”是一個量子力學里的概念，指的是粒子在空間反演變換下的對稱性，不是我們平常認知中的東西。

宇稱守恒定律通俗地講可以理解為，一個粒子和“鏡子中的這個粒子”遵循相同的規律，或者說，左右是一組相對的概念，世界上沒有絕對的左和右。

這沒啥好懷疑的。你扔個東西，它遵循自由落體定律，那鏡子里的它肯定也遵循自由落體定律；你對著鏡子招手，鏡子里的你也招手。不招手的那是恐怖片。不信你去照照鏡子

宇稱守恒定律太顯然了，所以物理學家們把它當作最基礎的定律之一。

但1954年，θ-τ之謎的出現，使得宇稱守恒產生了問題

簡單說就是，人們發現有θ和τ這兩種奇異的粒子，在衰變過程中宇稱不同：θ粒子衰變會產生2個π介子，宇稱為偶；而τ粒子衰變會產生3個π介子，宇稱為奇。

可人們又發現，θ和τ這兩種粒子實在太像了，在質量、電荷、自旋等其他方面的性質完全一樣，這哥倆咋看都是同一種粒子啊！

對于這一矛盾，合理解釋就兩種：

• 這倆不是一種粒子，但我們太辣雞了，除了宇稱之外完全分辨不出它們的區別；
• 這倆就是一種粒子，可是在弱相互作用支配下的衰變過程中，宇稱不守恒。
• 
  

絕大多數物理學家都選擇相信前者。沒有人會懷疑宇稱守恒，因為它實在是太顯然了。

就好比最近你吃得很少但依然長胖了，你肯定會從自己身上找原因，而不會激動地宣布自己推翻了質量守恒定律。

凡是質疑底層物理規律的人，要么是民科，要么是絕頂天才。宣布推翻質量守恒定律的你可能是民科，但宣布推翻宇稱守恒的楊振寧是絕頂天才。

楊振寧先生的物理觀念深受愛因斯坦影響，相信物理的美學，對“對稱”的概念極其信奉。宇稱不守恒不符合物理學的對稱美感。按理說，他不會相信鏡子內外不對稱這種荒誕的事。

但他超越同時代物理學家的地方正在于此。他沒有讓所謂的基礎定律限制自己的思想，而是探究所有的可能性，哪怕現實是最不可能的那個。

為了確定弱相互作用中的宇稱是否守恒，楊振寧和李政道從熟悉的β衰變入手進行考查，大概可以理解為一個中子衰變成一個質子和一個電子。

人們做過的β衰變實驗有上千種，倆人對這些實驗統統進行了重新研究。

結果他們發現在過去所有的β衰變實驗里，沒有任何實驗能表明，弱相互作用滿足宇稱守恒定律！

這是一個令人驚愕的發現，但也不怪物理學家心大，誰沒事往這想呢……

于是楊李二人很快重新設計了幾個實驗用于檢驗宇稱不守恒。但哥倆都是實驗渣，尤其楊振寧，動手能力不行
。《楊振寧傳》說，小時候手工課老師讓他用泥巴捏只雞，結果他捏出來的像藕...

古人云，雞變藕不變，符號看象限。引導楊振寧思考宇稱不守恒的恰恰是θ和τ粒子的宇稱奇偶性。如此看來，這一切也許是命中注定吧...

除了動手能力差外，兩人對當時實驗技術的了解也有所欠缺。于是他們選擇把實驗方法和理論分析寫成了論文《在弱相互作用中宇稱是守恒的嗎》，投給《物理評論》

編輯不喜歡題目中有問號，于是改成了句號...

論文發表后遭到了大牛們的一致嘲笑。費曼、泡利等大牛都打賭宇稱一定是守恒的。也不知道物理學家為啥這么愛打賭……泡利表示：“我不相信上帝是個弱的左撇子。”

天才物理學家朗道的學生沙皮羅也向導師提出過宇稱不守恒的想法，論文被朗道直接扔一邊去了。

值得慶幸的是，有一位實驗物理學家表示

吳健雄，美籍華裔物理學家，被稱為“東方居里夫人”、“核物理女王”。她設計了極其精妙的實驗，讓兩個初態一致的鈷60裝置，產生方向相反的極化，就相當于一個在鏡子里、一個在鏡子外。然后觀察β衰變時電子的飛出方向。

如果宇稱是守恒的，鏡子里外是一樣的，那它倆的電子都應該往上飛。然而實際測出來的是，它倆的電子一個往上飛、一個往下飛。

雖然就這么簡單幾句話，但這個實驗已經成功證明了，在弱相互作用中，守稱不守恒，世界上可以有絕對的左和右。

以前人們相信，公正的上帝并不偏愛前或后、上或下、左或右、過去或未來。楊振寧和李政道二人打破了這種傳統的認知和常識！

他們告訴了全世界，上帝喜歡對稱，但在細節上他也會埋不對稱的彩蛋。

不知當年那些打賭的物理學大牛們給錢了沒……

試想一下，如果最初的宇宙是絕對對稱的，所有的粒子都完全一樣，物質和反物質數量相等，沒有四大相互作用的區分，那這個宇宙也就是一鍋均勻的粥了，我和我家狗子也就沒有區別了。

正是細節上的對稱破缺，才演化出了更多的可能性。左撇子的上帝，讓世界煥發出更蓬勃的生機。

楊振寧曾經就θ-τ之謎發表過一番言論：

那時候，物理學家發現他們所處的情況，就好像一個人在一間黑屋子里摸索出路一樣，他知道在某個方向上必定有一個能使他們脫離困境的門。然而這扇門究竟在哪個方向上呢？

他終于親自找到了那扇正確的門。

03繼續試圖解釋楊先生的成就

得諾獎當然很開心，但楊振寧學術成就的巔峰是楊-米爾斯理論。為了理解楊老的偉大，我們得首先把大家的知識水平拉回楊老的年代。

我們都說“物理是一門實驗學科”，過去物理的研究方法是從實驗推理論的過程。比如開普勒觀察星星得到各種天文數據，總結成開普勒三定律，牛頓再用這些定律加上微積分得到萬有引力定律。看起來不錯吼！

但在愛因斯坦看來，這種方法也就只能猜一些簡單的公式。像下面這種方程，你告訴我咋從實驗數據里湊出來？

于是愛因斯坦將上面那套方法顛倒了一下，變成了提出理論再用實驗驗證。我先在腦子里想出相對論，你們去觀察星星幫我驗證一下，哇都符合了，我真牛。

那怎么才能拍腦瓜想出一個新理論呢？答案是對稱性

比如空間的平移對稱性，就蘊含著動量守恒定律。時間的平移對稱性，蘊含著能量守恒定律。如果我們能找到其它的一些對稱性，也許能指導我們發現新的規律。

這是一種全新的模式，雖然并不被主流物理學家們接納，但楊振寧對此深信不疑，這種研究思想深刻影響著他未來的學術道路。

1929年，數學家外爾利用數學中的群論知識，對物理學的對稱性做了一些研究。他發現把一個系統的對稱性推廣之后，能得出更為全面的理論。比如波函數的整體對稱性只對應電荷守恒定律，但將其推廣到局域對稱性時，能直接得到整個電磁理論！

赫爾曼·外爾

代表作：《群論與量子力學》

這個結論在現在看來非常漂亮。但當時的物理學家們瞧不上這個搞數學的，覺得花里胡哨，但只是一種數學語言，根本沒創造任何新知識。

就好比你發現站得越高，尿得越遠。我提出高處的尿液具有更大的“重力勢能”，因此能尿得更遠。在你眼中，“重力勢能”對你尿得更遠這件事可能只是換了個表達方式，多了個mgh的公式，沒啥特別的。

但敏銳的楊振寧察覺到了結論蘊含的延伸價值：如果我把它發散到強力、弱力領域，是不是意味著，只要我們要求某種整體對稱性在局域成立，就能直接得到強力、弱力的相關理論呢？

這個瘋狂而偉大的想法讓楊振寧非常興奮。盡管當時容易出成績的研究課題是色散、公理化場論等等，他也不管不顧，一門心思扎進了對稱性研究。

以外爾的經驗來看，群論是研究對稱性的最佳工具。可惜當時的物理學家對這種抽象的數學語言知之甚少，非常抵制，懟神泡利甚至直接把群論嘲諷為“群禍”。

但楊振寧不一樣，他是個群二代。楊振寧的父親是一位擅長群論的數學家，因此他的數學賊好，尤其掌握了非常深刻的群論知識。楊振寧研究阿貝爾群的時候，你可能還只會玩QQ群。

1947年，在芝加哥大學讀研究生的楊振寧開始了初步研究。想法是美好的，付諸實踐卻難上加難。他的每一次嘗試，帶來的都是冗長、丑陋的公式，得不到任何有用的結果。

“是不是我的方向出錯了？我根本不可能從中得出什么好結論？”

任何人都會這般想，但絕不包括楊振寧。楊振寧對對稱性情有獨鐘，對這份研究飽含期待與熱情，面對困難也是越挫越勇。

1953年，楊振寧在普林斯頓高等研究所工作。在與米爾斯的偶然交流中，他的思路進一步開闊，完全沒有像從前那樣卡殼。沉寂已久的研究迎來了希望。兩人開始合作。

楊振寧與米爾斯

接下來的一年，兩人完成了絕大部分的研究。他們在眾多學術會上分享自己的研究成果，受到的關注卻少得可憐。由于建立的理論模型并不十分完善，唯一感興趣的泡利對此也盡是否定與批評。

1954年2月，兩人的論文寫完了。但之前的經驗告訴他們，即使發表也濺不起什么水花。到底該不該發表呢？

楊振寧堅決選擇了發表。在他看來，這個理論的數學結構非常漂亮。正如狄拉克所說：“在致力于用數學形式表示自然界規律時，主要應該追求數學美。”他十分認同這一點。

況且他們的理論將“對稱性支配相互作用”這一思想體現地淋漓盡致，他堅信這種思想是物理學中極為重要的東西。即使有一些問題存在，拿出來給大家討論不是更好嗎？

1954年6月28日，楊振寧與米爾斯向《物理評論》寄出了兩篇論文，向世人展示楊-米爾斯理論。10月1日論文刊出。

部分論文內容

楊-米爾斯理論提供了一個能把整體對稱性推廣到局域對稱性的數學框架。只要你能找到某種合適的對稱性，按照這種數學框架進行推廣，就能推出它背后的相互作用理論。

正如楊振寧所預想，這個理論像曾經的外爾結論一樣，起初并沒有受到大家的重視。由于理論中的質量問題得不到解決，人們只把它當作一個有趣但無用的“理論珍品”。

直到1965年，彼特·希格斯發現的“希格斯機制”表明，楊-米爾斯場規范粒子可以在自發對稱破缺時獲得質量。

質量問題被一舉攻破，自此楊-米爾斯理論開啟了開掛之路！

1967年，格拉肖、薩拉姆和溫伯格，利用楊-米爾斯理論完成了電磁相互作用和弱力相互作用的統一，并成功預言了一批規范粒子的存在。

1973年，格羅斯、維爾切克和波利策，研究夸克之間的“漸近自由”規則，證實了強相互作用也照樣遵守楊-米爾斯理論。

從曾經的默默無聞，到今天粒子理論的基石，楊-米爾斯理論實現了三大相互作用的統一。

楊振寧所做的工作無疑是極具前瞻性的。

他將“對稱性決定相互作用”這一自己深信的東西，變成了物理學家們最基本的指導思想，極大推動了物理學的發展。

從美學觀念上看，物理的終極目標，應當是尋求一個盡可能簡潔的終極的理論來解釋世間的萬物。如果真的有這么一個理論，現在看來它的地基應該是楊-米爾斯理論。

04楊振寧對中國的貢獻是什么？

實在實在是太大了。

學術圈的基本身份，就是導師和學生。這種拜師學藝的學術規矩決定了，學術圈非常依賴傳承。大牛帶小牛，小牛帶博士，博士帶著自己的一幫菜雞師弟師妹。

在中國，最頂級的學術稱號是院士。一個院士自己課題組能創造的科研成就是一方面，但院士的影響力帶來的隱形貢獻是不可估量的。

在過去很長一段時間里，國際上都認為中國又窮又沒飯吃，科研也很辣雞，人家都不來這兒搞學術。換位思考想想，你是一個研究材料的，現在把你扔在一個沒有SEM沒有XRD的地方，你能做些啥呢？

但直到1971年中美關系一緩和，楊振寧馬上回國，才搭起了中國與外界進行科學交流的橋梁。說白了，就是給祖國薅回來了大量人才！

當時的楊振寧已是世界的一流學者，經常在世界各國演講。在他的每一次演講會上，他都積極介紹新中國的成就，展示新中國的風采。

正是因為有他的多次公開表態，才會有大批華裔學者逐漸消除了疑慮，開始回國做學術。

比如數學大師林家翹先生，他的回國，推動了應用數學和流體力學在多個新領域的快速發展

比如計算機大神姚期智先生，成功被楊老拉回國，在清華創立鼎鼎有名的姚班、智班，把清華計算機專業發展到了世界一流水平。

如果沒有這些頂尖人才的回國，我國科研的發展速度絕不會像今日這般迅猛。

在人才之外，搞科研還需要充足的學術資金。

實驗設備動輒幾百萬幾千萬，各種物質、耗材也巨貴。像我們領域有些材料1g粉末上萬塊，萬一粉末被風吹地上，一個博士五年的工資可能就搭進去了。每一次實驗都是在燒錢。如果沒錢，一切白搭。

楊振寧先生對這一點的認知比誰都清楚。他費盡心血，籌集了規模大小各不相同的基金和設立各種各樣的獎金。

從1980年開始，在楊振寧的直接發起和倡導下，先后設立了“與中國教育交流委員會”、“中山大學高等學術研究中心基金會”、“清華大學高等研究中心基金會有限公司”、“北美清華教育基金會”，以及幫助和促進“邵逸夫獎”、“何梁何利基金”、“求實科技基金”等的建立。

對于那些經濟效益低、缺乏經費的研究項目來說，這些資助是雪中送炭。而對于科研人員來說，這些經濟回報更是給他們帶來了正反饋。

人才、資金都有了，還差一個良好開放的學術環境。

一個先進優秀的研究中心對前沿科技的幫助是巨大的。像美國的普林斯頓高等研究院，學術圣地，吸引了一大批學者定居在這兒搞尖端研究。

這么好的東西我們也得有啊！于是清華也搞。楊振寧鼎力支持，賣了美國的房子，捐了100萬美元，還拉來了姚期智、王小云、翁征宇一批大牛鎮場子，出錢出力，最后建成了清華大學高等研究中心。

國際學術會議在這里舉辦，諾貝爾獎級的學者來這里演講，每年都有科學大師和清華研究人員交流最新科研進展。清華高等研究中心，成為了中外科研交流的一大窗口。

2002年清華大學“前沿科學研討會”部分學者合影

其中有9位諾獎得主

除此之外，楊振寧還義務參與建設了中國60多個一流的物理實驗室，無數科研成果從這里誕生。

說白了，大家看到楊振寧在這，那就得給面子。楊老邀請了，我們就得來。楊老要我們出錢，我們就愿意給。楊老給我們搭臺，我們就上去唱戲。

楊振寧先生晚年百歲高齡之時，仍然在為祖國科研的發展奔波努力著。在很多學術會議、學術獎項頒獎現場上，都會出現楊老的身影，以自己一生的經歷與經驗，激勵更多的年輕人奮進。

結語

1971年兩彈元勛鄧稼先給楊振寧先生寫了一封信，信的結尾五個字，是“千里共同途”。表達了對楊老的殷切期望。

而自1971年楊振寧第一次訪問回國，到2025年的今日，回首五十四年，楊振寧先生一直在窮盡自己的能力招攬學術人才、籌集學術資金、打造學術環境。最重要的是，或許正如楊老自己所言，他一生最大的貢獻，就是改變了中國人自己覺得不如人的心理。兩位科學巨擘真正實現了“千里共同途”。

楊老一直奔赴在推動我國科研快速發展的光明道路上，即使巨星隕落，我相信楊老的學術成就和科學精神仍然影響著無數學子，并在我們心中熠熠生輝。

楊老，一路走好。