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楊振寧1922年9月22日出生于安徽合肥,上世紀(jì)40年代赴美留學(xué)任教。1957年,因提出弱相互作用中宇稱(chēng)不守恒原理與李政道一起獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。
走出國(guó)門(mén),解救鄧稼先
在1945年的時(shí)候,楊振寧考入美國(guó)芝加哥大學(xué)物理系走出國(guó)門(mén),并且很快以自己的實(shí)力加入到了美國(guó)的理論物理研究所,看到楊振寧這樣的成就,很快美國(guó)就期待楊振寧永遠(yuǎn)在美國(guó)。但是在1971年的時(shí)候,楊振寧在美國(guó)的禁止腳步之下,決然地回到了國(guó)內(nèi),將自己的所學(xué)的帶回了自己的國(guó)家,并且獲得了國(guó)家領(lǐng)導(dǎo)人的接見(jiàn),同時(shí)楊振寧還希翼帶更多的人回來(lái)。
所以回國(guó)之后,作為海外回家的科學(xué)家,他制定了一份要見(jiàn)的親友名單,其中第一個(gè)就是鄧稼先,楊振寧來(lái)救鄧稼先一命就是這樣來(lái)得(為何叫解救,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(jiǎng)?wù)隆钡氖虑?,將鄧稼先最初的所有付出全部讓世人知道了,所以鄧稼先也是核物理學(xué)家之一,領(lǐng)導(dǎo)了許多學(xué)者和技術(shù)人員將中國(guó)的核技術(shù)推向了世界先進(jìn)水平。
建設(shè)中國(guó)科研室,推動(dòng)進(jìn)展
楊振寧曾為中國(guó)建立了一流物理實(shí)驗(yàn)室60余座,為清華大學(xué)和南開(kāi)大學(xué)一共籌集2億美金的科研經(jīng)費(fèi),并且直接推動(dòng)了冷原子、凝結(jié)物理科研成果,將中國(guó)的物理研究水平直接提高了幾十年。并且還有一個(gè)比較受關(guān)注的貢獻(xiàn)事件,那就是他直接將自己清華大學(xué)的100萬(wàn)收入,全部用來(lái)建筑清華大學(xué)高等研究中心,同時(shí)還將自己的紐約豪宅賣(mài)掉,再向清華大學(xué)捐了100萬(wàn)美元。
過(guò)后還建立了“楊振寧講座”“楊振寧基金會(huì)”“楊振寧獎(jiǎng)學(xué)金”,來(lái)推動(dòng)研究的進(jìn)展,相當(dāng)于是作為基礎(chǔ)研究的費(fèi)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。
楊振寧的成就及其貢獻(xiàn)1、相變理論
統(tǒng)計(jì)力學(xué)是楊振寧的主要研究方向之一。他在統(tǒng)計(jì)力學(xué)方面的特色是對(duì)扎根于物理現(xiàn)實(shí)的普遍模型的嚴(yán)格求解與分析,從而抓住問(wèn)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(dú)立完成的關(guān)于2維Ising模型的自發(fā)磁化強(qiáng)度的論文,得到了1/8這一臨界指數(shù)。這是楊振寧做過(guò)的最冗長(zhǎng)的計(jì)算。Ising模型是統(tǒng)計(jì)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(jì)60年代才被廣泛認(rèn)識(shí)。
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(shí)投稿和發(fā)表,發(fā)表后引起愛(ài)因斯坦的興趣。論文通過(guò)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(duì)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(diǎn)位于某個(gè)復(fù)平面上的單位圓上。
2、玻色子多體問(wèn)題
起源于對(duì)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(shì)法用到該領(lǐng)域。在寫(xiě)好關(guān)于弱相互作用中宇稱(chēng)是否守恒的論文之后等待實(shí)驗(yàn)結(jié)果的那段時(shí)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(shì)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(xiàng),但當(dāng)時(shí)無(wú)法得到實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。不過(guò),這個(gè)修正項(xiàng)隨著冷原子物理學(xué)的進(jìn)展而得到了實(shí)驗(yàn)證實(shí)。
3、楊—Baxter方程
20世紀(jì)60年代,追尋具有非對(duì)角長(zhǎng)程序的模型的嘗試將楊振寧引導(dǎo)到量子統(tǒng)計(jì)模型的嚴(yán)格解。1967年,楊振寧發(fā)現(xiàn)1維δ函數(shù)排斥勢(shì)中的費(fèi)米子量子多體問(wèn)題可以轉(zhuǎn)化為一個(gè)矩陣方程,后被稱(chēng)為楊—Baxter方程(因?yàn)?972年Baxter在另一個(gè)問(wèn)題中也發(fā)現(xiàn)這個(gè)方程)。
1967年,楊振寧還寫(xiě)了一篇于翌年發(fā)表的文章,進(jìn)一步探討了此問(wèn)題的S矩陣。后來(lái)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)乃至弦理論都有緊密的關(guān)系。
楊振寧當(dāng)年討論的1維費(fèi)米子問(wèn)題后來(lái)在冷原子的實(shí)驗(yàn)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(lái)解出了1維Hubbard模型。Hubbard模型后來(lái)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(guò)和Fairbank實(shí)驗(yàn)組的緊密交流,楊振寧和Byers從理論上解釋了該實(shí)驗(yàn)組發(fā)現(xiàn)的超導(dǎo)體磁通量子化,證明了電子配對(duì)即可導(dǎo)致觀測(cè)到的現(xiàn)象,澄清了不需要引入新的關(guān)于電磁場(chǎng)的基本原理,并糾正了London推理的錯(cuò)誤。
在這個(gè)工作中,楊振寧和Byers將規(guī)范變換技巧運(yùn)用于凝結(jié)態(tài)系統(tǒng)中。相關(guān)的物理和方法后來(lái)在超導(dǎo)、超流、量子霍爾效應(yīng)等問(wèn)題的研究中廣泛應(yīng)用。
5、非對(duì)角長(zhǎng)程序
1962年,楊振寧提出“非對(duì)角長(zhǎng)程序(off-di-agonal long-range order)”的概念,從而統(tǒng)一刻畫(huà)超流和超導(dǎo)的本質(zhì),同時(shí)也深入探討了磁通量子化的根源。
這是當(dāng)代凝結(jié)態(tài)物理的一個(gè)關(guān)鍵概念。1989到1990年,楊振寧在與高溫超導(dǎo)緊密相關(guān)的Hubbard模型里找到具有非對(duì)角長(zhǎng)程序的本征態(tài),并和張首晟發(fā)現(xiàn)了它的SO(4)對(duì)稱(chēng)性。