历史不会忘记：杨振宁物理学的十三项学术成果（图）

题记：继李政道先生和杨振宁之后获得诺贝尔奖的科学家丁肇中先生曾经这样说：提到20世纪的物理学的里程碑，我们首先想到三件事，一是相对论（爱因斯坦），二是量子力学（狄拉克），三是规范场（杨振宁）。20世纪物理学的历史绕不开杨振宁，他在物理学四个领域取得了13项学术成果，这是中国人的骄傲。

一、统计力学

1.论文:1952 Phase Transition(相变理论)。序号：52a，52b，52c。

统计力学是杨振宁的主要研究方向之一。1952年发表相变论文3篇。其中他独立完成的关于2维Ising模型的自发磁化强度的论文，为此杨振宁做了最冗长的计算。而20世纪60年代，Ising模型在理论物理中的重要性才被广泛认识。另两篇论文与李政道先生合作完成并发表，也是关于相变理论的，发表后引起爱因斯坦的兴趣。

2.论文:1957 Bosons(玻色子多体问题)。序号：57h，57i，57q。

杨振宁和黄克孙、Luttinger合作发表两篇论文，首次将赝势法用到该领域。在求证弱相互作用中宇称是否守恒问题上，杨振宁和李政道用双碰撞方法首先得到了正确的基态能量修正，又与黄克孙、李政道用赝势法得到同样的结果。著名的平方根修正项，随着冷原子物理学的发展而得到了实验证实。

3.论文:1967 Yang—Baxter Equation(杨—Baxter方程)。序号：67e。

20世纪60年代，寻找具有非对角长程序的模型的尝试将杨振宁引导到量子统计模型的严格解。1967 年，杨振宁发现 1 维δ函数排斥势中的费米子量子多体问题可以转化为一个矩阵方程，由于1972年Baxter在另一个问题中也发现这个方程，后被称为杨—Baxter方程。

4.论文：1969 Finite Temperature(1 维δ函数排斥势中的玻色子在有限温度的严格解)。序号：69a。

1969年，杨振宁和杨振平将1维δ函数排斥势中的玻色子问题推进到有限温度。这是历史上首次得到的有相互作用的量子统计模型在有限温度（T>0）的严格解，这个模型和结果后来在冷原子系统中得到实验实现和验证。

二、凝聚态物理

5.论文：1961 Flux Quantization(超导体磁通量子化的理论解释)。序号：61c。

1961年，通过和Fairbank实验组的密切交流，杨振宁和Byers从理论上解释了该实验组发现的超导体磁通量子化，证明了电子配对即可导致观测到的现象，澄清了不需要引入新的关于电磁场的基本原理，并纠正了London推理的错误。在这个工作中，杨振宁和Byers将规范变换技巧运用于凝聚态系统中。相关的物理和方法后来在超导、超流、量子霍尔效应等问题的研究中广泛应用。

6.论文：1962 ODLRO(非对角长程序)。序号：62j。

三、粒子物理

7.论文： 1956 Parity Nonconservation (弱相互作用中宇称不守恒)。序号：56h。

关键是破解θ-τ之谜，即粒子物理学中宇称是否可以不守恒。1956年，杨振宁和李政道从θ-τ之谜这个具体的物理问题走到一个更普遍的问题，提出“宇称在强相互作用与电磁相互作用中守恒，但在弱相互作用中也许不守恒”，将弱相互作用主宰的衰变过程独立出来计算，发现以前并没有实验证明在弱相互作用中宇称是否守恒。这一说法被吴健雄实验组所证明。杨振宁和李政道由此获得1957年的诺贝尔物理学奖。

8.论文：1957 T，C and P (时间反演、电荷共轭和宇称三种分立对称性)。序号：57e。

因为Oehme质疑弱相互作用中宇称是否守恒的论文预印本，1956年8月他致信杨振宁提出弱相互作用中宇称、电荷共轭、时间反演三个分立对称性之间的关系的问题。导致杨振宁、李政道和Oehme发表论文57e，讨论P、C、T各自不守恒之间的关系。此文对1964年CP不守恒的理论分析有决定性的作用。

9.论文：1960 Neutrino Experiment (高能中微子实验的理论探讨)。序号：60d。

1960年，为了得到更多弱相互作用实验信息，利用实验物理学家Schwartz的想法，李政道和杨振宁在理论上探讨了高能中微子实验的重要性。这是关于中微子实验的第一个理论分析，引导出后来许多重要研究工作。

10.论文：1964 CP Nonconservation (CP不守恒的唯象框架)。序号：64f。

1964年，实验上发现CP不守恒后，引发出众多乱猜其根源的文章。对此，杨振宁和吴大峻作了CP不守恒的唯象分析，建立了后来分析此类现象的唯象框架。

四、场论：

11.论文：1954 Gauge Theory( 杨—Mills规范场论)。序号：54b，54c。

1954年，杨—Mills规范场论发表，从数学观点讲，是从描述电磁学的阿贝尔规范场论到非阿贝尔规范场论的推广；从物理观点上讲，是用此种推广发展出新的相互作用的基础规则。在主宰世界的4种基本相互作用中，弱电相互作用和强相互作用都由杨—Mills理论描述，而描述引力的爱因斯坦的广义相对论也与杨—Mills理论有类似之处。这一理论被认为是基础物理学的总成就。

12.论文：1974 Integral Formalism(规范场论的积分形式)。序号：74c。

杨—Mills理论还把物理与数学的关系推进到一个新的水准。1970年左右，杨振宁致力于研究规范场论的积分形式，发现了不可积相位因子的重要性，从而意识到规范场有深刻的几何意义。

13.论文：1975 Fibre Bundle(规范场论与纤维丛理论的对应)。序号：75c。

1975年，杨振宁和吴大峻发表了论文75c，用不可积相位因子的概念给出了电磁学以及杨—Mills场论的整体描述，讨论了Aharonov—Bohm效应和磁单极问题，揭示了规范场在几何上对应于纤维丛上的联络。这篇文章里面附有一个“字典”，把物理学中规范场论的基本概念准确地“翻译”成数学中纤维丛理论的基本概念。这个字典引起数学界的广泛兴趣，大大促进了数学与物理学以后几十年的成功合作。