楊振寧1922年9月22日出生于安徽合肥,上世紀40年代赴美留學(xué)任教。1957年,因提出弱相互作用中宇稱不守恒原理與李政道一起獲得諾貝爾物理學(xué)獎。
走出國門,拯救鄧稼先
在1945年的時候,楊振寧考入美國芝加哥大學(xué)物理系走出國門,并且很快以自己的實力加入到了美國的理論物理研究所,看到楊振寧這樣的成就,很快美國就期待楊振寧永遠在美國。但是在1971年的時候,楊振寧在美國的禁止腳步之下,決然地回到了國內(nèi),將自己的所學(xué)的帶回了自己的國家,并且獲得了國家領(lǐng)導(dǎo)人的接見,同時楊振寧還希望帶更多的人回來。
所以回國之后,作為海外回家的科學(xué)家,他制定了一份要見的親友名單,其中第一個就是鄧稼先,楊振寧來救鄧稼先一命就是這樣來得(為何叫拯救,這里省略了)。所以也才有鄧稼先后面的研究成果,并且還有1999年被追授“兩彈一星功勛獎?wù)隆钡氖虑椋瑢⑧嚰谙茸畛醯乃懈冻鋈孔屖廊酥懒耍脏嚰谙纫彩呛宋锢韺W(xué)家之一,領(lǐng)導(dǎo)了許多學(xué)者和技術(shù)人員將中國的核技術(shù)推向了世界先進水平。
建設(shè)中國科研室,推動發(fā)展
楊振寧曾為中國建立了一流物理實驗室60余座,為清華大學(xué)和南開大學(xué)一共籌集2億美金的科研經(jīng)費,并且直接推動了冷原子、凝聚物理科研成果,將中國的物理研究水平直接提高了幾十年。并且還有一個比較受關(guān)注的貢獻事件,那就是他直接將自己清華大學(xué)的100萬收入,全部用來建造清華大學(xué)高等研究中心,同時還將自己的紐約豪宅賣掉,再向清華大學(xué)捐了100萬美元。
過后還建立了“楊振寧講座”“楊振寧基金會”“楊振寧獎學(xué)金”,來推動研究的發(fā)展,相當(dāng)于是作為基礎(chǔ)研究的費用,讓大家能夠更加努力地去做一些重要的研究成果,所以這是如今很多人都難以做到的。
1、相變理論
統(tǒng)計力學(xué)是楊振寧的主要研究方向之一。他在統(tǒng)計力學(xué)方面的特色是對扎根于物理現(xiàn)實的普遍模型的嚴格求解與分析,從而抓住問題的本質(zhì)和精髓。
1952年楊振寧和合作者發(fā)表了3篇有關(guān)相變的重要論文。 第一篇是他在前一年獨立完成的關(guān)于2維Ising模型的自發(fā)磁化強度的論文,得到了1/8這一臨界指數(shù)。這是楊振寧做過的最冗長的計算。Ising模型是統(tǒng)計力學(xué)里最基本卻極重要的模型,但是它在理論物理中的重要性到20世紀60年代才被廣泛認識。
1952年,楊振寧還和李政道合作完成并發(fā)表了兩篇關(guān)于相變理論的論文。兩篇文章同時投稿和發(fā)表,發(fā)表后引起愛因斯坦的興趣。論文通過解析延拓的方法研究了巨配分函數(shù)的解析性質(zhì),發(fā)現(xiàn)它的根的分布決定了狀態(tài)方程和相變性質(zhì),消除了人們對于同一相互作用下可存在不同熱力學(xué)相的疑惑。
這兩篇論文的高潮是第二篇論文中的單位圓定理,它指出吸引相互作用的格氣模型的巨配分函數(shù)的零點位于某個復(fù)平面上的單位圓上。
2、玻色子多體問題
起源于對液氦超流的興趣,楊振寧在1957年左右與合作者發(fā)表或完成了一系列關(guān)于稀薄玻色子多體系統(tǒng)的論文。
首先,他和黃克孫、Luttinger合作發(fā)表兩篇論文,將贗勢法用到該領(lǐng)域。在寫好關(guān)于弱相互作用中宇稱是否守恒的論文之后等待實驗結(jié)果的那段時間,楊振寧和李政道用雙碰撞方法首先得到了正確的基態(tài)能量修正,然后又和黃克孫、李政道用贗勢法得到同樣的結(jié)果。
他們得到的能量修正中最令人驚訝的是著名的平方根修正項,但當(dāng)時無法得到實驗驗證。不過,這個修正項隨著冷原子物理學(xué)的發(fā)展而得到了實驗證實。
3、楊—Baxter方程
20世紀60年代,尋找具有非對角長程序的模型的嘗試將楊振寧引導(dǎo)到量子統(tǒng)計模型的嚴格解。1967年,楊振寧發(fā)現(xiàn)1維δ函數(shù)排斥勢中的費米子量子多體問題可以轉(zhuǎn)化為一個矩陣方程,后被稱為楊—Baxter方程(因為1972年Baxter在另一個問題中也發(fā)現(xiàn)這個方程)。
1967年,楊振寧還寫了一篇于翌年發(fā)表的文章,進一步探討了此問題的S矩陣。后來人們發(fā)現(xiàn)楊—Baxter方程在數(shù)學(xué)和物理中都是極重要的方程,與扭結(jié)理論、辮子群、Hopf代數(shù)乃至弦理論都有密切的關(guān)系。
楊振寧當(dāng)年討論的1維費米子問題后來在冷原子的實驗研究中顯得非常重要,而他在文中發(fā)明的嵌套Bethe假設(shè)方法次年被Lieb和伍法岳用來解出了1維Hubbard模型。Hubbard模型后來成為高溫超導(dǎo)的很多理論研究的基礎(chǔ)。
4、超導(dǎo)體磁通量子化的理論解釋
1961年,通過和Fairbank實驗組的密切交流,楊振寧和Byers從理論上解釋了該實驗組發(fā)現(xiàn)的超導(dǎo)體磁通量子化,證明了電子配對即可導(dǎo)致觀測到的現(xiàn)象,澄清了不需要引入新的關(guān)于電磁場的基本原理,并糾正了London推理的錯誤。
在這個工作中,楊振寧和Byers將規(guī)范變換技巧運用于凝聚態(tài)系統(tǒng)中。相關(guān)的物理和方法后來在超導(dǎo)、超流、量子霍爾效應(yīng)等問題的研究中廣泛應(yīng)用。
5、非對角長程序
1962年,楊振寧提出“非對角長程序(off-di-agonal long-range order)”的概念,從而統(tǒng)一刻畫超流和超導(dǎo)的本質(zhì),同時也深入探討了磁通量子化的根源。
這是當(dāng)代凝聚態(tài)物理的一個關(guān)鍵概念。1989到1990年,楊振寧在與高溫超導(dǎo)密切相關(guān)的Hubbard模型里找到具有非對角長程序的本征態(tài),并和張首晟發(fā)現(xiàn)了它的SO(4)對稱性。
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楊振寧在天文學(xué)和教育學(xué)有杰出貢獻,推動了香港中文大學(xué)數(shù)學(xué)科學(xué)研究所、清華大學(xué)高等研究中心、南開大學(xué)理論物理研究室和中山大學(xué)高等學(xué)術(shù)研究中心的...
在天文學(xué)和教育學(xué)有杰出貢獻,楊振寧推動了香港中文大學(xué)數(shù)學(xué)科學(xué)研究所、清華大學(xué)高等研究中心、南開大學(xué)理論物理研究室和中山大學(xué)高等學(xué)術(shù)研究中心的...
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說起楊振寧在科學(xué)方面的成就,那還是相當(dāng)多的,不管是在粒子物理學(xué)、統(tǒng)計力學(xué)還是凝聚態(tài)物理等領(lǐng)域都曾做出了比較突出的貢獻。
楊振寧的貢獻有相變理論,玻色子多體問題,1維δ函數(shù)排斥勢中的玻色子在有限溫度的嚴格解。楊振寧提出“非對角長程序”的概念,從而統(tǒng)一刻畫超流和超...
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