楊振寧究竟有多偉大？

作者|苗正 來源|字母榜(ID：wujicaijing)

中國科學院院士、諾貝爾物理學獎獲得者、理論物理學家楊振寧先生，于2025年10月18日逝世，享年103歲。

楊振寧先生1922年10月1日生于安徽合肥三河鎮(zhèn)，原籍安徽鳳陽。其父是著名數(shù)學家楊武之，早年留學美國，后任清華大學數(shù)學系教授。

楊振寧自幼時起，就展現(xiàn)出了過人的學習天賦，四歲時母親開始教他識字，一年多時間便掌握了三千個漢字。童年時期的楊振寧數(shù)學和語文成績都極為優(yōu)異。

1933年，楊振寧進入北平崇德中學就讀。正是在這所中學的小圖書館里，他第一次接觸到了二十世紀的物理學。通過閱讀金斯的《神秘的宇宙》中譯本，楊振寧對狹義相對論、廣義相對論和量子力學產(chǎn)生了濃厚的興趣，這次偶然的閱讀經(jīng)歷成為他走向物理學道路的重要啟蒙。

1937年抗日戰(zhàn)爭爆發(fā)，楊振寧隨家人經(jīng)歷了漫長而困苦的逃難旅程，于1938年春抵達昆明。由于戰(zhàn)時的特殊情況，教育部允許中學未畢業(yè)的學生以同等學力參加大學入學考試。十六歲的楊振寧就是在這樣的背景下，成為西南聯(lián)合大學第一屆新生。

楊振寧最初遵從父命選擇了化學系，但他在自學高中物理教科書準備入學考試時，發(fā)現(xiàn)更熱衷于物理學。

開學后不久，他便征得理學院院長吳有訓教授的同意，轉入物理學系。

一

楊振寧偉大的一生，自此開啟。

1942年，楊振寧以英文論文《群論與多原子分子的振動》獲得西南聯(lián)大理學學士學位，指導教師是著名物理學家吳大猷教授。隨后他進入西南聯(lián)大研究院繼續(xù)深造，在王竹溪教授指導下研究統(tǒng)計物理學。1944年，他以《超晶格統(tǒng)計理論探究》獲得清華大學研究院理學碩士學位。

1945年，楊振寧考取庚子賠款獎學金赴美留學，進入芝加哥大學攻讀博士學位。在這里，他受到了費米等物理學大師的深刻影響，在導師泰勒的指導下于1948年獲得物理學博士學位。

1949年，楊振寧進入普林斯頓高等研究院進行博士后研究工作，開始了與李政道的合作，這一合作將在物理學史上留下濃墨重彩的一筆。

楊振寧在物理學領域的研究涵蓋統(tǒng)計力學、凝聚態(tài)物理、粒子物理和場論等多個分支。楊振寧的工作不僅推動了理論物理學的發(fā)展，更為現(xiàn)代物理學的基礎理論體系做出了里程碑式的貢獻。

1944年昂薩格發(fā)表了平面正方二維伊辛模型的精確解，用來研究磁性材料中原子磁矩的相互作用。但昂薩格的解答雖然完整，卻沒有直接給出一個重要的物理量：自發(fā)磁化強度。

什么是自發(fā)磁化強度？一塊鐵在沒有外加磁場的情況下，如果溫度足夠低，鐵內部的小磁鐵會自發(fā)地排列整齊，形成一個整體的磁性，這種現(xiàn)象就叫自發(fā)磁化。自發(fā)磁化強度就是衡量這種整體磁性強弱的物理量。

楊振寧在1952年成功地從昂薩格的復雜數(shù)學表達式中提取出了自發(fā)磁化強度的精確公式。雖然這聽起來并沒有什么，但在數(shù)學上卻是極其困難的。因為昂薩格的解答包含了復雜的積分和無窮級數(shù)，要從中提取出自發(fā)磁化強度，是一件非常困難的事情。

該論文發(fā)表之后，吸引到了一位物理學巨擘的關注——愛因斯坦。他立即派遣他的助手考夫曼來請楊振寧去見他。

楊振寧很坦誠，他回憶起這次見面時表示，由于自己太緊張，再加上愛因斯坦用了很多他不懂的德文，所以其實 “沒有得到什么智慧”。

除此之外，楊振寧還與合作者進行了一系列關于稀薄玻色子多體系統(tǒng)的研究，得出了基態(tài)能量修正的平方根修正項，這一結果后來得到了實驗證實。

二

楊振寧一生的貢獻，遠不止于此。

六十年代，楊振寧發(fā)現(xiàn)了著名的楊-巴克斯特方程。楊-巴克斯特方程描述的是在量子系統(tǒng)中，當三個粒子發(fā)生相互作用時，它們的散射過程必須滿足的一致性條件。

雖然楊-巴克斯特方程距今已有超過60年之久，但依然為現(xiàn)代量子計算機的設計提供了理論基礎。量子計算機之所以能夠同時處理大量信息，就是因為量子比特之間的相互作用遵循了這種特殊的一致性規(guī)律。今天使用的量子加密技術，以及未來的量子計算機，都離不開這個方程的指導。

美國能源部西北太平洋國家實驗室的Bo Peng團隊通過應用楊 - 巴克斯特方程，構建了層數(shù)較少的量子線路，在不犧牲精度的情況下，有效降低了量子計算機的噪音問題。

此外，這個方程還在統(tǒng)計物理學中發(fā)揮著重要作用，幫助科學家預測大量粒子集體行為的規(guī)律，比如為什么水會在特定溫度下結冰，為什么磁鐵會有南北極。可以說，楊-巴克斯特方程就像量子領域的一把萬能鑰匙。

1961年，他與拜爾斯將規(guī)范變換技巧運用于凝聚態(tài)系統(tǒng)中，從理論上解釋了費爾班克實驗組發(fā)現(xiàn)的超導體磁通量子化現(xiàn)象。1962年，楊振寧提出了非對角長程序的概念，這一概念為理解超流和超導等宏觀量子現(xiàn)象提供了重要的理論框架。這些物理方法后來在凝聚態(tài)物理的許多問題研究中得到了廣泛應用。

然而，楊振寧最為人所知的成就是他在粒子物理學方面的突破性工作。1956年，楊振寧與李政道共同提出了弱相互作用中宇稱不守恒的理論。在此之前，物理學家普遍認為宇稱在所有基本相互作用中都是守恒的，這被視為自然界的基本對稱性之一。

宇稱是物理學中描述空間反射對稱性的概念，簡單來說就是鏡像對稱。

這是一個很反常識的研究，在普遍認知里，人站在鏡子前面舉左手，鏡子里的人舉起右手，則是宇稱守恒。但是宇稱不守恒，就是在鏡子中，出現(xiàn)了別樣的情況。

這個研究，是探索宇宙起源的重要依據(jù)之一。

宇宙大爆炸初期本應產(chǎn)生等量的正物質與反物質，但它們相遇會湮滅為能量。而正是由于宇稱不守恒，才導致了正、反物質的衰變行為存在微小差異，最終讓正物質少量 “過剩”，形成了如今的恒星、行星乃至人類。整個過程被稱為 “重子數(shù)起源”。

楊振寧和李政道通過深入的理論分析，大膽提出宇稱在弱相互作用中可能不守恒，這一假設隨后被吳健雄的實驗所證實。

由于這一開創(chuàng)性貢獻，楊振寧與李政道共同獲得了1957年的諾貝爾物理學獎，完全授予了楊振寧和李政道二人，以表彰他們“對所謂宇稱定律的深入研究，特別是導致有關基本粒子重要發(fā)現(xiàn)的研究”。

但是，許多物理學家認為，楊振寧更大的貢獻是他在1954年與羅伯特·米爾斯共同提出的楊-米爾斯規(guī)范場論。這一理論是現(xiàn)代規(guī)范場論和粒子物理標準模型的基礎，它為理解基本粒子之間的相互作用提供了統(tǒng)一的理論框架。

規(guī)范場理論的核心思想是，自然界的基本相互作用可以通過規(guī)范對稱性來描述。這種對稱性要求物理定律在某種變換下保持不變，而這種變換就是規(guī)范變換。

舉例來說，就像我們可以用攝氏度或華氏度來測量溫度，雖然數(shù)字不同，但水在100攝氏度和212華氏度時都會沸騰，這個物理事實不會改變。規(guī)范變換就類似于在攝氏度和華氏度之間轉換，而規(guī)范對稱性要求無論用哪種“溫度計”，物理定律都應該保持相同的形式。

在微觀粒子世界中，這種對稱性更加深刻。它告訴我們，電子和質子之間的電磁相互作用，夸克之間的強相互作用，以及導致放射性衰變的弱相互作用，都可以用同一套數(shù)學框架來描述。

這就像發(fā)現(xiàn)了一個通用的“語言”，能夠解釋看似完全不同的自然現(xiàn)象背后的統(tǒng)一規(guī)律。正是這種統(tǒng)一性，讓科學家能夠預測新粒子的存在，并最終在實驗中發(fā)現(xiàn)它們。

楊-米爾斯理論的影響是深遠的。它不僅為標準模型的建立奠定了基礎，還啟發(fā)了電弱統(tǒng)一理論和量子色動力學的發(fā)展。根據(jù)這一理論發(fā)現(xiàn)新粒子而獲得諾貝爾獎的科學家多達七人，這足以說明其重要性。

可以說，沒有楊-米爾斯理論，就沒有現(xiàn)代粒子物理學。

楊振寧的科學成就得到了國際學術界的廣泛認可。除了諾貝爾物理學獎外，他還獲得了費米獎、沃爾夫獎、美國國家科學獎章等眾多重要獎項。他是中國科學院院士、美國國家科學院院士、英國皇家學會會員、臺灣中央研究院院士等多個學術機構的成員。

值得特別提及的是楊振寧對中國科學事業(yè)發(fā)展的貢獻。1971年，楊振寧成為中美關系松動后回中國訪問的第一位華裔科學家，這次訪問在當時具有重要的政治和文化意義。此后，他多次回國訪問，積極推動中美科技文化交流，為中美兩國建交和科技合作做出了重要貢獻。

三

2015年，楊振寧毅然放棄美國國籍，回到祖國定居清華大學。他不僅在清華大學高等研究院擔任教授，同時也擔任清華大學高等研究院名譽院長。還親自為本科生講授物理課程，體現(xiàn)了一位大師對教育事業(yè)的熱忱。

2016年，楊振寧從中國科學院外籍院士轉為中國科學院院士。

楊振寧為清華高研院累計籌措資金超過一億元，為吸引和培養(yǎng)中國頂尖科學人才傾盡心血。他的回國不僅是個人選擇，更體現(xiàn)了深深的愛國情懷。

作為一位跨世紀的偉大物理學家，楊振寧見證了現(xiàn)代物理學的發(fā)展歷程，也參與塑造了這一歷程。他的科學成就不僅推動了人類對自然界的認識，更為后續(xù)的科學技術發(fā)展奠定了基礎。

從量子理論到計算機技術，從半導體到通信技術，楊振寧的理論貢獻都在其中發(fā)揮著重要作用。

楊振寧的一生是獻身科學的一生，是追求真理的一生，也是心系祖國的一生。

在學術研究中，楊振寧始終保持著嚴謹?shù)目茖W態(tài)度和敏銳的物理直覺。他善于從復雜的物理現(xiàn)象中抓住本質問題，用數(shù)學工具進行嚴格的理論分析。他的研究方法和科學思想影響了幾代物理學家，為理論物理學的發(fā)展指明了方向。

楊振寧不僅是一位杰出的科學家，也是一位優(yōu)秀的教育家。他培養(yǎng)了眾多優(yōu)秀的學生和后繼者，這些人才在各自的研究領域都取得了重要成就。他強調基礎科學教育的重要性，主張培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維和獨立研究能力。

回顧楊振寧的一生，我們看到的是一位真正的科學巨匠。他的科學成就將永遠載入人類文明史冊，他的精神品格將繼續(xù)激勵后人。

楊振寧先生的逝世是中國科學界和國際物理學界的重大損失。他留給我們的不僅是豐富的科學遺產(chǎn)，更是寶貴的精神財富。他用自己的一生詮釋了什么是科學精神，什么是愛國情懷，什么是人生價值。他的名字將與牛頓、愛因斯坦等偉大科學家一起，永遠閃耀在科學的星空中。

編者按：本文轉載自微信公眾號：字母榜(ID：wujicaijing)，作者：苗正