百岁杨振宁，百年物理学史

杨振宁，20世纪伟大的物理学家。1922年10月1日出生在安徽省合肥市，如今已是100周岁高龄。科学史上能够称得上伟大的物理家只有牛顿、爱因斯坦、麦克斯韦、狄拉克等少数，杨振宁就是能够进入这伟大科学家俱乐部的一员。他的伟大能够从最近100年来物理学的发展中窥得一隅。

上个世纪前三十年是现代物理学的快速发展时期，爱因斯坦几乎靠一己之力给出了狭义相对论和广义相对论，还有一群青年才俊建立起量子力学。那个时期是物理学家的挖金矿时代，涌现出玻尔、狄拉克、海森堡、薛定谔、泡利等一大批杰出的科学家。1908年出生的天才科学家朗道经常感叹自己生不逢时，不然自己会有更伟大的发现。

量子力学的建立并不意味着物理学的金矿被采尽，物理学还有很多事情需要去做。当广义相对论成功地将引力几何化后，爱因斯坦马上投入到对电磁相互作用力的几何化工作中，他要做的就是将万有引力和电磁相互作用力统一起来。由于当时尚未发现弱相互作用及强相互作用，爱因斯坦没有完成这项太过超前的伟大任务。

上世纪四十年代末，粒子物理学开启了一段时期的蓬勃发展，李政道和杨振宁有幸在这个时期学习、成长。那个时期不断有新粒子被发现，也不断有新的问题困惑着当时的粒子物理学家。θ-τ问题就是当时的一大困惑，当时被认为是两种粒子的θ介子和τ介子除了宇称不同其他物理量完全相同。李政道和杨振宁梳理了检验宇称守恒的实验，发现从未有实验对弱相互作用下宇称是否守恒做出过检验。他俩在1956年大胆地提出弱相互作用下宇称不守恒，并给出了几种检验方案。

宇称不守恒的设想给出后，物理学界普遍对此不感兴趣。因为宇称守恒定律提出二十多年来从未有过问题，宇称守恒被视为金科玉律，没有几人愿意耗费时间和精力去完成实验检验。吴健雄认识到这一检验具有重要意义，着手准备起实验。几个月后，吴健雄及莱德曼的实验小组证实了宇称的确不守恒。这一发现立即引发物理学界的强烈震动，随机出现了几百篇论文以不同的方式证实了弱相互作用下宇称不守恒。因提出弱相互作用下宇称不守恒，杨振宁和李政道获得了1957年的诺贝尔物理学奖。从发表论文到获奖前后不足一年时间，这个获奖速度在诺贝尔奖一百多年的历史上是最快的。由此可见这一发现的重要。

守恒意味着有某种对称，宇称不守恒意味着镜像对称破缺。宇称不守恒发现后人类开始重新思考对称问题，后来陆续发现了多种不对称。 正是因为有对称性破缺，宇宙才是今天这个样子。

宇称不守恒只是开胃小菜，真正的物理大餐还在后面。随着弱相互作用及强相互作用的发现，爱因斯坦的统一梦想变得越来越困难。粒子物理学的快速发展使得发现的粒子越来越多。那么多粒子遵循什么规律？杨振宁拨开了迷雾。

1954年，杨振宁和米尔斯合作发表了杨-米尔斯非阿贝尔规范场理论。该理论为统一相互作用力给出了一个数学框架。理论非常优美，但由于无法解释粒子的质量问题一度受到冷遇。六十年代时，对称性自发破缺概念的提出解决了粒子的质量问题。六十年代末弱相互作用及电磁相互作用的统一理论在杨-米尔斯理论的框架下得以建立。后来，描述强相互作用的理论也在规范场理论的框架下建立起来。描述电磁相互作用、弱相互作用、强相互作用的标准模型建立后，各种粒子的运动及其规律被精确掌握。

粒子物理的标准模型是公认的相对论、量子力学之后最伟大的物理成就，在该理论的的建立及完善过程中有几十位科学家获得了诺贝尔奖。这一切都有杨振宁的规范场理论做基础。正如1994年的鲍尔奖获奖词中说的那样：“该理论重构了最近40年来物理学及现代几何学的发展，这项工作已经排在了牛顿、麦克斯韦、爱因斯坦的工作之列，并必定对未来几代产生类似的影响。”

百岁的杨振宁主导着近百年来的现代物理学，他自身的科学成就足以拓展成近百年来的物理学史。几百年后他的名字还会在科学殿堂中和麦克斯韦、狄拉克的名字一样闪烁着熠熠光辉。