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杨-米尔斯理论是 20 世纪物理学三大成就之一么? 第1页

  

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从历史上说:杨米尔斯理论肯定不能称得上是20世纪物理学三大成就之一,甚至不能说是20世纪理论物理学的三大成就之一。按照中国的分法,由于现在凝聚态一家独大,说起理论物理是指狭义上的理论物理,主要指高能和引力,统计等理论物理的传统方向。即使按照这个分法,狭义相对论,广义相对论,量子力学,量子场论,超弦理论,非线性物理理论,混沌理论,平衡态统计力学,非平衡态统计力学,量子统计等均有重大突破,而杨米尔斯场理论可以归为广义的量子场论这样的大的范畴。


从理论本身上说:非阿贝尔规范不变性这个想法也重要,但是建立在两个更加基础更加重要的事实上:

  • 外尔首先提出规范不变性这一概念,成功描述了电磁场。杨先生推广了外尔的理论,从阿贝尔规范到非阿贝尔规范。
  • 任何一个正确的物理理论必须要做出预言,单纯地按照杨的理论,并不能得出任何有意义的物理结果,只是个数学框架。需要进行更加技术性的操作。这里最重要的技术就是重整化和对称性自发破缺机制Higgs机制)。


之前回答: 记得毕业论文是关于规范场论的,所以读过一些关于杨米尔斯场的论文和书籍,尤其是认真看过了1954年杨振宁和米尔斯发表的《同位旋守恒和同位旋规范不变性》

文章很短,6页,还有就是最后一章的量子化是错的,他预言了的粒子压根不存在。文章中用的思路也很简单,就是类比电磁场的规范理论。用我导师话来说:这篇论文物理是错的,数学框架是对的。

怎么评价这个工作,每个人想法都不一样。有些人认为很重要,但有些人认为虽然物理思路是错的,只是提出了正确的数学框架。


我认为狭义相对论,广义相对论,量子力学(量子场论)是20世纪理论物理学的三大成就,不加上理论二字也是对的。注意,狭义相对论和广义相对论是完全不同的理论,是爱因斯坦单枪匹马一个人建立起来的,这个没的说。量子力学是很多物理学家建立起来的,包括海森堡,狄拉克,泡利,薛定谔等。但是,在量子场论的建立过程中,提到的单理论物理学家的名字可以达到二三十个,海森堡,狄拉克,外尔,诺特,费曼,施温格,朝永振一郎,汤川秀树,杨振宁,温伯格,特霍夫特,萨拉姆,拉格肖,格罗斯,盖尔曼,南部,希格斯等等等等。


场量子化之后都会遇到重整化的问题,我们的目的是为了描述最基本的相互作用,比如电磁场的最基本相互作用,最根本的是电子和光子的相互作用,没有真空量子化,相互作用微扰论以及重整化,那只能是个纯粹的数学模型,连电子光子相互作用都不能很好地描述。这跟在特霍夫特证明其可重整之前,人们看待非阿贝尔规范场的观点是一样的。不认为是个很重要的工作。在重整化之后,场论被赋予了物理意义,有了预言能力,才能够真正称得上一个物理理论。就像狭义相对论一样,洛伦兹提出的理论与爱因斯坦的理论形式一样,什么尺缩也都有。但是爱因斯坦赋予了正确的物理,认为这个理论的关键在于同时的相对性。所以狭义相对论才归结于是爱因斯坦发现的,这个理论才被洛伦兹冠名为相对论。广义相对论也是如此,虽然希尔伯特比爱因斯坦还更早地得到爱因斯坦场方程,但是现在普遍认为广义相对论是爱因斯坦一人建立起来的。


在量子场论中,另外一个非常非常重要的概念是对称性自发破缺的概念,比非阿贝尔对称性重要得多,有了这个概念才可以有质量,粒子才会出现。当时杨刚提出理论描述同位旋的时候做报告,泡利看到杨的第一页,就质问他质量在哪里。历史关于这点是有详细记载的。这也就说明,在此之前,有非阿贝尔对称性想法的不只杨一个人,泡利就是因为没法解释质量,没有物理意义而没有发表这一想法。所以这也解释了为什么南部,希格斯等人由于对称性自发破缺获得诺奖,特霍夫特由于重整化获诺奖。


lyounger前辈 @lyounger 已经说得够好了,原本不需要添加的。在此打了这么点字主要是支持一下他的观点。




  

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