杨振宁是全世界最伟大的科学家之一,他在什么领域有哪些成就?

理论物理学领域的历史地位

杨振宁在理论物理学领域的贡献是十分杰出的,可以说他的成就是华人在理论物理学领域的最大成就。

(可能有人要杠,说钱学森,邓稼先等人呢?我这里要强调一下,这些科学家都特别的伟大,是我们的国家科学事业的贡献都是十分巨大的。但是钱学森和邓稼先的杰出贡献都在应用物理学领域,而不是纯理论方向的研究,这两者不能混为一谈。因此,他们并不能说是在理论物理学领域有杰出贡献。)

不过,我们客观地评价,放眼整个理论物理学的历史,有三个大神级的存在,那就是牛顿、麦克斯韦、爱因斯坦。他们通过自己一个人的努力就搭建了一个理论体系。所以,这三位大神是毋庸置疑的物理学史上的科学家当中的第一梯队。那杨振宁呢?

他其实就在第二梯队当中,这个梯队也有很多我们熟知的科学家,量子学派的科学家们,比如:波尔、海森堡、狄拉克、薛定谔等人。下图中,除了爱因斯坦之外,有相当一部分的人都在第二梯队。

除了量子力学的奠基人们,还有粒子物理标准模型的一批创立者们,比如:费米(这位仁兄其实两头占,量子力学也有他的份)、希格斯、温伯格、费曼、盖尔曼,当然还有杨振宁,他在其中的贡献是不容忽视的,而且起到了很决定性的作用。除此之外,在这个梯队应该还有一些细分学科的创立者,比如:玻尔兹曼等人。

至于,第二梯队到底谁靠前,谁靠后,我们觉得仁者见仁,智者见智,每个人的评判标准都不太一样,争也争不出结果。我就说说个人的观点,我认为,杨振宁大概可以跻身第二梯队的前十顺位。前面可能会有波尔、费米、海森堡、伽利略等人。(仅为个人观点)

学术成就

那为什么杨振宁会有如此高的历史地位呢?

其实这和他杰出的科学成就有关,他在理论物理学领域算得上杰出的科学成果大概有十多个,主要集中在统计力学,凝聚态物理、粒子物理、场论。这也是为什么杨振宁到了清华大学之后,清华在这几个领域尤其是统计力学和凝聚态物理几乎跻身了世界最前列的原因。

杨振宁最杰出的科学成就是杨米尔斯理论,这是他和米尔斯做出来的理论。那什么是杨米尔斯理论呢?

理论物理学家一直以来都有一个伟大的梦想,那就是大一统理论。他们做的事情其实就是“统一”的事情,牛顿就是统一了天上和地上的物理学;麦克斯韦统一了电和磁;爱因斯坦统一了时间和空间,质量和能量。所以,科学家就一直在思考是不是可以用一个理论把所有的物理现象都给解释了。而物质和物质之间会发生相互作用的。所以,一直以来的理论就是在合理解释相互作用。在宇宙中,目前已知的存在四种作用。

也就是说,按照目前的认知,只要统一了这四种作用就是完成大一统理论。而粒子物理标准模型实现了强力、弱力和电磁力的统一,不过,引力至今没办法纳入进来,但这也是目前人类最接近大一统理论的理论。(这里的范围特指的是已经被主流科学界所接受,并且能够被实验证明的理论)

其中杨米尔斯理论就是粒子物理标准模型的骨架理论,由此可见其重要程度。有五位科学家因为利用杨米尔斯理论里解决强力的机制而获得了诺贝尔奖。(分两次发的,一次2位,一次3位。)

而杨振宁拿诺奖的理论是宇称不守恒,这有什么用呢?

其实科学家在这个理论和实验证实之前,一直都认为宇称守恒,这个坚信的程度就类似于1+1=2一样,以至于科学家在解决弱力时,一直摸不着头脑,得不到什么实质性的进展。后来,杨振宁和李政道提出宇称不守恒后,由吴健雄等实验物理学家完成了相关实验。

第二年,杨振宁和李政道就获得了诺贝尔奖,这个获奖之快,足以说明这个发现的重要性。

宇宙不守恒打开了一直无法攻克弱力的局面,科学家就是在杨米尔斯理论的基础上做出了弱电统一理论。所以,杨振宁对于粒子物理标准模型的建立做出了巨大的贡献。

以上只是杨振宁的两个科学成就,除此之外,比如:杨巴斯特方程也是极其重要的,在这里就不赘述了。正是基于这些科学成就,使得他可以跻身到杰出的理论物理学家行列当中。当然,也有人拿他和第一梯队的三位科学家并列,个人认为这有点过了,因为杨振宁并不是一个人创立了粒子物理学标准模型,粒子物理标准模型是一群科学家共同努力的结果。所以,他并没有做到以一人之力完成一个重大理论,也就不可能能和牛顿、麦克斯韦、爱因斯坦并列。但这并不阻碍杨振宁被认为是爱因斯坦之后最伟大的科学家之一。