我们先给出结论,如果只给这个理论的开创者,也就是杨振宁,那这个奖100%是不会颁的,如果是利用杨米尔斯理论对现有的物理学理论拓展,那这个奖其实已经颁了,而且还颁了两次。所以,5年内不可能有人会因为杨米尔斯理论而获奖。(下图是杨米尔斯方程) 杨米尔斯理论
说起杨米尔斯理论,一般人都不了解,客观地说,很多学物理学的研究生都不会碰它,甚至方向不同的物理学博士也不是很了解。这足以见得这个理论的艰深和晦涩。那为什么会如此高冷呢? 如果我们放眼整个理论物理学的发展史,就会发现,大概是这么发展的,
这第四座高峰大概是从上世纪50年代左右开始发展,一直到本世纪初,是距离我们最近的一座理论物理学高峰,而一般人对物理学的掌握还停留在第一座高峰,甚至还不到第一座高峰。而杨米尔斯理论是粒子物理学标准模型的骨架理论,也就是它位于第四座高峰当中,因此,不了解杨米尔斯理论是非常正常的了。
我们先从字面开始说起,杨米尔斯理论中“杨”指的是杨振宁,米尔斯是当时杨振宁的助手米尔斯,这个理论用两人的名字来命名的。 为什么需要这么一个理论呢?这是因为科学家发现物理学出现了危机。上世纪科学家利用对撞机撬开了原子,他们发现了100多种粒子。 令人无奈的是,这些粒子到底是干嘛的,没人搞得清楚。而且科学家发现祖师爷牛顿留下的“力”的概念,已经破落不堪,不能再用拿来当传家宝了,得另寻出路。这里的原因,我们可以稍微解释一下,我们初高中学过,“力”是改变物体运动状态的原因。但是呢,科学家发现了衰变的现象,一个中子可以衰变成中微子、电子会和质子。 也就是说,衰变中的“力”不是改变了物体的运动状态,而是直接改变了粒子的种类,这还不是孤例,类似的情况还有很多,你说这还咋继续用“力”的概念?那咋办呢? 杨振宁的数学是很厉害的,而且他受到数学家的影响,相信从麦克斯韦方程中是可以找到解决这个危机的办法。 于是,杨振宁和米尔斯就从麦克斯韦方程出发,做进一步的推广,得到了杨米尔斯理论。(下图就是麦克斯韦方程。) 包括上面的杨米尔斯方程在内,这些方程你看看就好,不理解其实无所谓,我们可以简单讲讲这背后的逻辑。还是说回到“力”,“力”不够用了,杨振宁就想换一个来用,那为什么要从麦克斯韦方程出发呢?因为这里有个全新的东西,那就是“场”。我们熟悉的磁场就是一种“场”,我们虽然看不到摸不到,但它确实存在,而且跟空间本身的性质有关。而场传递的则是“作用”。 没错,杨振宁发扬了拿来主义,用“场”,“作用”,“粒子”这三种来构建新理论,也就是杨米尔斯理论,这当中就不在需要力了,而是直接用“作用”的概念就可以。 不过,杨米尔斯理论有个致命的问题,那就是粒子的质量到底什么?因此,杨振宁刚发表这篇论文时,就被当时的物理学大神泡利喷得一无是处。(别觉得这是多大事,因为有个叫做爱因斯坦的没少被这兄弟喷过。) 当然,这理论也特别超前,发表时并没有引起太多的关注。 谁因为杨米尔斯理论获奖了?当时,科学家发现,宇宙中存在四种作用,分别是强相互作用、弱相互作用、电磁相互作用,引力。加上过了几年之后,找到了更多的粒子。 这时候科学家就想开始去解决这四种作用,而手头上有啥,客观地说,除了杨米尔斯理论还能用用,其他的真没啥了。于是,有五位科学家就拿杨米尔斯理论来解决强相互作用,然后呢? 然后他们真的用杨米尔斯理论解决了强相互作用,然后诺贝尔奖分两次颁给了这位科学家诺贝尔奖。(下图就是这五位科学家,之所以分两次,是因为诺贝尔奖一次只能给三个人。) 后来关于粒子物理学标准模型的科学史还很有趣,但是我们这里只涉及到杨米尔斯理论获得诺奖的部分,所以就点到为止。 那么现在问题来了,你一定会问杨振宁和米尔斯咋不拿一个呢? 事实上,已经不能了。1999年,米尔斯已经去世了。也就是说,如果要颁奖,就得给杨振宁一整个诺贝尔奖。要知道杨振宁在1957年已经拿到一个次了,当时是和李政道一起拿到的,算是1/2份的诺贝尔奖。 如果再颁奖,杨振宁就会再拿1个份额的诺贝尔奖,这就3/2个份额的诺贝尔奖。这将是史无前例的。为什么这么说呢? 因为诺贝尔奖委员会有个潜规则是,一个人只能在一个领域拿到1个份额的诺贝尔奖。相信你可能要不服了,我们可以来排除掉你脑海里想到那几个人。
那有没有真的破例的人么?事实上也有,他叫做弗雷德·桑格尔。两次获得诺贝尔奖化学奖,1次是1个份额的,一次是1/2份额的,加起来就是3/2。整个诺贝尔奖100多年的历史上,仅此一人。 所以,基于这个潜规则,在杨米尔斯理论已经颁给过5个人,杨振宁又已经拿到一次诺贝尔物理学奖的前提下,诺贝尔奖再要颁给他,整个概率就几乎为零了。 |
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