對粒子物理學的偉大貢獻：楊振寧站在當代C位

文︱關品方

楊振寧離開我們已4個月了。筆者對他在粒子物理學方面的偉大貢獻還在心上縈繞。但楊振寧認為，他最大的貢獻是為中華民族重拾自信。他多次公開表示，自己一生最重要的貢獻是幫助中國人克服了“自覺不如人”的心理。他通過科學成就向世界證明了中國人的能力。這一觀點超越了他在物理學領域的卓越貢獻，強調了他對民族精神的影響。他接受采訪時提到，1957年獲得諾貝爾獎的意義不僅是科學突破，更讓中國人感到“出了一口氣”，增強了文化自信。晚年回國后他致力推動中國基礎科研和人才培養，延續使命。在物理學界，他是站在歷代偉人肩膀上的偉人，高瞻遠矚，筆者衷心拜服。

1956年，他與李政道合作，提出《弱相互作用中宇稱不守恒》的突破性理論，顛覆了物理學界對“對稱性”的傳統認知。該理論經吳健雄實驗證實，兩人因此獲得1957年諾貝爾物理學獎。

1954年，他與米爾斯共同提出《非阿貝爾規范場理論》，為粒子物理標準模型奠定基礎，被譽為現代物理學的三大基石之一，與麥克斯韋方程、愛因斯坦廣義相對論并列。

數學里的《非阿貝爾》群，是一種非交換群。非阿貝爾群在數學和物理中廣泛存在。最小的非阿貝爾群是4階二面體群。物理中常見的例子是三維旋轉群（圍繞不同的軸的旋轉交換順序，會造成不同的結果），亦稱“四元群”。

數學是物理的根本，物理以數學來表述。楊振寧的數學真是頂呱呱。其實他早在1949年已提出《費米-楊模型》，是早期關于基本粒子結構的理論。他在1957年與李政道再度合作，提出《二分量中微子》理論。1967至1985年間，他與鄒祖德合作，提出《高能碰撞》理論，推動粒子物理實驗分析。楊振寧的貢獻深刻影響了粒子物理、場論及數學物理的發展。他的理論至今仍是相關領域的核心框架。

筆者個人體會，新時代的中國，在發展新質生產力的道路上，對于能源、資源和動能的開發，高度重視。這三個方面都離不開對電力長期穩定充足供應的需求。電力供應總量是體現GDP總量的基礎。

楊振寧對粒子物理學的貢獻，是對電的本質有顛覆性的發現。電是電子運動，但現代科學至今還沒說清楚其終極運作的玄理。公元前600年，泰勒斯發現摩擦起電。1600年，吉爾伯特開啟電學研究。1752年，富蘭克林觀察行雷閃電，證明雷電和熱力互相關聯。過去400多年，人類一直在追問電到底是什么的終極謎題。

電不是憑空產生的。現代物理學的理解，電現象本質是物體間的溫度差。熱量流動形成溫差。溫差就是電壓的源頭。如果熱量無法流動，熱就成了電。現代物理學的理解，宇宙所有作用力都源于此。宇宙內（天體之間）的引力、原子內的電磁力、原子核內的合力，全是物質世界熱量耗散后形成的冷凝力。太陽的熱量并不是直接傳導到地球，但遙遠的溫差造就了作用于地球的強大電壓。電只是宇宙熱運動的副產品。電磁規律是熱量耗散的具象表現。電的本質不是復雜的電子運動，而是宇宙最樸素的熱規律。溫差才是電力發生的終極真相。宇宙最底層的運行邏輯既復雜亦簡單，所有復雜的科學都藏著最簡單的答案。

熱學的熵增理論和數學的或然理論結合起來看，事物發生之前有不確定性，事物發生后的確定性成為信息。信息是數據加熵增的結果。宇宙既對稱守恒，亦不完全是絕對的對稱守恒。這是筆者用文字語言對楊振寧在粒子物理學上的貢獻的簡單敘述。他的偉大之處，是把中國傳統優良文化有關儒道佛三結合的道理，與現代自然科學的理論和實驗聯系起來，填補了中華民族在現代科學領域過去400年來落后于西方的空白。中國人的頭腦不遜于外國人。筆者估計，今后在量子力學、人工智能、高端芯片、定位系統、中微粒子、絕對速度、宇宙起源等方面，中國人在科學理論和科學實驗方面將會有新的突破。

最后，簡單談一下熱值與溫差的關系。熱值是指單位質量的燃料完全燃燒時釋放的熱量，是燃料的固有特性，與燃料種類有關（例如煤、汽油），與燃燒條件（例如溫度、質量）無關。溫差（燃燒時達到的溫度）取決于實際燃燒釋放的總熱量。總熱量由熱值、燃料質量及燃燒效率共同決定。溫差與熱值無直接換算關系，需要結合燃料質量和燃燒條件等綜合計算。太陽熱量通過輻射傳遞到地球，是太陽能發電的能量來源。太陽通過電磁波（主要是可見光和紅內線）以輻射形式將熱量傳遞到地球，穿越1.5億公里的真空，無需介質。太陽輻射被光伏電池板吸收后，光子激發電子產生直流電，可以通過聚光系統加熱驅動渦輪發電。

光伏發電直接轉換光能為電能。光熱發電利用反射鏡聚焦熱量發電。輸變電的工作原理是依賴電子流動。電子流動的基礎是金屬導體（例如銅線）內部存在大量自由電子。當導體兩端施加電壓時，自由電子在電場作用下定向移動形成電流（電流的方向與電子流動的方向相反）。發電機通過電磁感應產生電壓，在閉合電路中建立電場。電子在電場力的作用下從高電壓向低電壓移動，形成持續電流。輸變電過程是電能通過電子流動傳遞電力。電子本身并不產生能量；它作為能量載體，將電能從發電源輸送到用戶端。日常生活的終極用戶端是手機和電腦，使用的弱電電壓只有大約5V。手機充電器將220V強電轉換為5V左右的低壓弱電（USB接口標準為5V）。筆者本文拉雜而談，是近期因為研究楊振寧的貢獻而誘發。希望能夠引起初高中學生對STEM學科方面的興趣，于愿足矣。