课程：

• 1、牛顿让卫星上天，爱因斯坦让GPS精确定位，那么杨振宁到底做了什么？
• 2、科学家杨振宁，在人类物理学方面是什么地位？
• 3、杨振宁的科学成就能和爱因斯坦比肩吗？
• 4、怎样正确理解杨振宁的科学成就，及其他在人类文明史上的地位？
• 5、牛顿理论让卫星上天,相对论让GPS更精确,杨振宁理论有哪些应用?

牛顿让卫星上天，爱因斯坦让GPS精确定位，那么杨振宁到底做了什么？

1687年，牛顿发表了千年伟著《自然哲学的数学原理》，其内的万有引力定律和力学三定律，为后来的工业革命奠定了基础。

从早期的炮弹弹道，到今天的火箭发射，科学家们总是离不开万有引力定律和微积分，因为它们就是“低速航天时代”的钥匙，第一第二第三宇宙速度，更是指引着人类的太空之路。

但这本书更伟大的地方，在于让人类世界见识到了科学理性思维的力量，正因如此，牛顿才有了“天不生牛顿，万古如长夜”的赞美。

19世纪末到20世纪初，物理学晴空上的“两朵乌云”，催生出了相对论和量子力学，而它们的代表人物，就是爱因斯坦和玻尔等人。

狭义相对论中的质能方程，揭示了隐藏在原子核中的巨大能量，几十年后，人类学会了如何“引发”这种能量，于是乎原子弹和氢弹就诞生了，除了质能方程外，时间膨胀公式，还让人类考虑到了高速运动状态下的精密计时问题。

在美国的GPS和我国的北斗卫星导航系统上，都能看到时间膨胀效应的身影，没有这个公式，导航卫星便不复存在，手机上一切需要位置的APP ，亦将不复存在。

21世纪的今天，在世物理学家排名第一的，是杨振宁

但很多人并不服气，因为在日常生活中并没有感觉到“杨振宁的贡献”，而且他也没有很被科普过，但我们评判一个科学家的贡献与成就，应该单从科学领域来评判，而不是从日常生活的角度 因为科学理论是先作为理论，再转化为技术出现在日常生活中的。

杨振宁在科学领域最大的贡献，是他和米尔斯的“杨-米尔斯”理论，该理论为后来的粒子物理学标准模型奠定了基础，从而让人类统一了四大基本作用力中的三个。要知道爱因斯坦晚年就致力于统一场论的建设，但他没有成功。

目前而言，杨振宁的贡献还只局限于科学领域，还没能转化为技术服务更多的人，但理论转化为技术的周期本就漫长。

牛顿的万有引力定律虽然告诉了人类，只要航天器速度达到7.9km/s，航天器就能飞出地球，但直到上个世纪，纳粹德国才掌握了这项技术，而爱因斯坦的相对论到今天，也没能被全部转化为技术，只是在太空和天文学领域，小小的出了一点力而已。

在目前的物理学最前沿，除了杨振宁的理论 其他物理学家的理论也都还没转化为技术，但没人会认为他们做的这些事“不重要”，因为物理学就是人类好奇心的最高体现，也是人类改造这个世界强有力的工具，如果没有一代代物理学家“做无用功”，就不会有今天的现代社会。

评价科学家也好，评价物理学理论也罢，不能单纯从“有用”出发。

科学家杨振宁，在人类物理学方面是什么地位？

杨振宁在物理学界已经是王者级别的存在。他在35岁的时候就已经斩获诺贝尔物理学奖，诺贝尔物理学奖是全世界最有权威的科学奖项，能够得到诺贝尔物理学奖的人寥寥无几，现在中国华人之中只有他一个人拿到了这个奖项，他也是中国华人的骄傲，如果把所有的物理学家排列起来的话，杨振宁也能够排到前20名左右，如果仅仅算在世的物理学家，杨振宁所取得的科学成就和研究成果，能排到现在物理学家当中的前三名。

霍金是爱因斯坦去世之后，人类历史上最伟大的物理学家。他发现了黑洞理论，霍金辐射解释了很多我们以前无法解释的科学问题，给予了我们很多正确的答案和未来的指引，而杨振宁是唯一可以比肩珀金的物理学家，他们两个基本在同一个水平线上，从这一方面你就可以知道杨振宁在物理学界的地位和重要性。

杨振宁对突出的领域就是粒子学领域，他和他的徒弟已经垄断了整个粒子学领域所有的科学研究成果。已经对这个世界产生了深远的影响，他所提出的最著名的理论杨米尔斯理论解释了宇宙当中相互作用不守恒定律，在爱因斯坦和霍金的理论基础上更深一步的探索了宇宙当中的奥秘，他提出的这个理论也让很多的科学家和物理学家眼前为之一震，给他们给予他们很多的启示。

杨振宁绝对是21世纪目前为止最伟大的科学家和物理学。人们将来在回忆物理学发展史的时候，杨振宁注定成为书籍当中永恒的一页，他已经把自己的名字和物理学紧紧地刻在了一起，人们只要在将来谈到物理学，必将想起杨振宁这样的一个人物。

杨振宁的科学成就能和爱因斯坦比肩吗？

很多朋友都喜欢将杨振宁和牛顿以及爱因斯坦还有麦克斯韦等伟大的科学家相比较，其实这也无可厚非，毕竟杨振宁是在科学界的华人中成就最高的。纵观整个科学史，能够得上如此顶尖水准的也屈指可数，那么杨振宁和他们比起来，究竟谁高谁低呢？

科学史上有几次划时代的进步，分别是牛顿开创的经典力学时代，还有麦克斯韦统一电磁学理论，爱因斯坦狭义和广义相对论，以及普朗克与玻尔和海森堡、薛定谔一起开创的量子力学，最后就是杨振宁在量子力学的框架下开创的标准粒子模型。捋一捋科学史，看看杨振宁在什么位置？

牛顿开创经典力学时代

尽管牛顿有些睚眦必报的性格，但不得不承认牛顿的工作是开创性的，他将伽利略的实验科学归结成了科学体系的一部分，提出了科学的范式，是近代科学体系的开创者之一，当然这绝对不能忘了哥白尼还有开普勒他们的贡献，但总结性突破的窗户纸被牛顿捅破了！

还有大家熟悉的万有引力和三大运动定律，这些理论奠定了未来300年科学发展的基础，当然牛顿还有在死对头胡克去世后的第二年发表了煌煌巨著《光学》，从粒子角度解释了各种实验中的的现象，和他的力学体系结合，在当时产生了相当伟大的力量。

也许也得提一下他和莱布尼茨一起创立的微积分，似乎跟牛顿的性格有关，莱布尼茨也是备受打压，但这并不是将牛顿贡献磨灭的理由，我们也必须肯定牛顿在微积分上的伟大贡献。除了微积分牛顿以外，牛顿在数学上的贡献依然引人瞩目！

2005年英国皇家学会将牛顿评为科学史上最有影响力的人，地位高于阿尔伯特·爱因斯坦！英国皇家协会的骚操作是不是有点黄婆卖瓜的嫌疑？但这似乎并不影响围观群众的评论，似乎大家都认为名副其实！

麦克斯韦统一电磁学

麦克斯韦最伟大的成就是他统一了电、磁和光只是电磁场中的现象，在十九世纪六十年代麦克斯韦提出的方程组中对此进行了描述，并且从中可以推导出光的速度，还有电磁波理论，当然这个速度和当年傅科测定的几乎一致，这也是麦克斯韦认为光就是电磁波的一个论点，尽管似乎有些无厘头，但麦克斯韦的观点是正确的。

赫兹则在十几年后证明了麦克斯韦方程组中的预言，他用著名的电磁波实验证明了电磁波的传播，而且还碰巧发现了光电现象。这几个影响非常大，前者被认为促成了爱因斯坦相对论的诞生，而后者则开创了整个通信时代。

费曼如此评价麦克斯韦

尽管进入二十世纪后，麦克斯韦的方程组并不能精确描述量子世界的电磁规律，被更能揭示物理基础的量子电动力学所替代，但麦克斯韦方程组计算获得的解答跟精确解答的差异非常小，而在经典电磁体系中麦克斯韦方程组依然无可替代。

爱因斯坦开创相对论时代

爱因斯坦的狭义相对论建立在前人伟大成就的基础上的，比如光速不变已经由迈克尔逊-莫雷实验说揭示，下一相对性原理已经被庞加莱所提出，尽管只是个初稿，而相对性效应则洛仑兹已经为其代劳，但这层窗户纸还是要被善于打破常规的爱因斯坦来捅破，所以爱因斯坦也是站在巨人的肩膀上。不过随狭义相对论诞生的还有质能等价方程，也有十年之后诞生的广义相对论。

尽管狭义和广义就差了一个字，但爱因斯坦独立将从匀速直线运动体系扩展到了任何运动体系下都实用，特别是将广义相对论和宇宙学结合之后所揭示的世界，是任何一个伟大的科学家所无法给予的，因为它结合观测到的现象，将宇宙的前世今生来了一个透彻地描述，人类也许从来都没有像广义相对论后了解过宇宙，所以广相给予我们的时空观是颠覆性地。

将牛顿拉下绝对时空观的是广义相对论，我们正在以一种前所未有的视角观测宇宙，这将对未来产生深刻的影响，甚至会延续很久。

普朗克与玻尔和海森堡、薛定谔一起开创的量子时代

其实量子力学要从光的波粒大战开始，但实在太冗长了，我们就从普朗克的黑体辐射的量子概念、爱因斯坦的光电效应开始，但比较讽刺的是开创量子力学的普朗克非常保守，连自己发现的黑体辐射公式都是不得不的时候采用，而爱因斯坦则抱定连续性和因果决定论，成了一辈子的量子力学“反对者”，当然爱因斯坦的反对从另一个角度上成就了量子力学！注定量子力学时代会有新的杰出人才来开创！

他们是创立不确定性原理的海森堡和概率论的波恩，以及波动方程的薛定谔，还有以杰出领导和人格魅力著称的玻尔创立的互补原理，构成了量子力学的绝对核心！

量子力学对于物质观的认知将我们从因果决定论进入了不确定的世界，但正是这不确定的世界构成了坚实无比的确定世界，准确的说，除了经典力学和电磁学之外，再无比量子力学这样有和我们生活息息相关的了！

杨振宁开创的标准粒子模型时代

废话了那么多还没写到杨振宁，当然也让大家明白一个道理，在量子力学的黄金时代，就是二流学者也能做出一流的成绩，而杨振宁明显错过了这个风口，因为在量子力学的大跃进时期，杨振宁还在玩泥巴，对量子力学来说最关键的1927年第五届索尔维会议时，杨振宁还在玩泥巴，因为他刚刚岁而已！

错过了最大风口的杨振宁，依然在次白银时代做出黄金时期的成绩，很多朋友可能以为杨振宁最伟大成就就是宇称不守恒，但更准确的说这个只能拍到杨振宁最佳成绩的第三位，第一位则是毫无悬念的杨米尔斯方程，因为是它奠定了未来标准粒子模型的基础，尽管当时连杨振宁都不知道这个方程能干啥，但最伟大的发现往往就在不经意间出现的，杨振宁把握住了！

以杨米尔斯方程为基础的研究诞生了7个诺贝尔奖，如果以杨振宁的理论基础计算的话那么有几十个，这样的荣誉只有开创了一方理论的宗师派人物才能达到这个水准，杨振宁完全名副其实，而且他不仅是在主力项目上取得伟大成就，在他所涉及的每一个领域，都达到了极高的水准，所以将杨振宁定位为仍然健在的最伟大科学家一点问题都没有！

假如将杨振宁的科学成就在科学史上排个名的话，他应该在量子力学之后，排到第五位，但科学家的话，因为量子力学一大波科学家团队作战实在不好区分，前三甲应该是牛顿、爱因斯坦和麦克斯韦，也有朋友将其排到十几位，其实这也并不影响杨振宁在科学界的地位，毕竟二十世纪的高能粒子物理界，杨振宁是处在教父级别的地位。

怎样正确理解杨振宁的科学成就，及其他在人类文明史上的地位？

很多人对杨振宁的科学成就不了解，这很正常。

基础科学理论一般都很高深，对杨先生的成就，时空通讯也只是略知皮毛。

但广大科学界，特别是理论领域的科学家们，对杨振宁的理论理解、推崇，并从中受益。

科学理论是引领人类文明的灯塔。

一个新的规律发现，一个科学理论的创立，往往功在当代，利在千秋，并不是一下子就能够显现的，也不是一下子能够被民间百姓所理解的，甚至过了几百年，也不是老百姓全部能够理解的。

而技术才是更贴近地气的，比如我们用的手机、微波炉、电磁炉，乘坐的火车、飞机、汽车，看的电影、电视、用的电脑等等，都是根据科学家们几百年前几十年前的发现和科学理论发明创造出来的。

老百姓们知道电视机怎么使用，打着手机坐着飞机到处跑，但有多少人知道这里面包含着的深刻科学理论吗？这些发明依据的是电磁理论、力学理论、光电理论等这些最基础的理论，没有这些理论就没有今天的现代化。

科学理论是人类对大自然规律的认识，这些发现和认识，刚发现时到底能给人类带来多少好处都难以显现。

而且基础科学理论刚被发现创立时，几乎都不被社会理解。

什么是基础科学理论？

比如哥白尼发现地球不是宇宙中心，伽利略去测量光速，牛顿发现万有引力、建立起经典力学框架，富来克林引雷试电，法拉第、麦克斯韦发现电磁理论，爱因斯坦揭示光电效应本质、创立了相对论、普朗克、德布罗意、薛定谔、海森堡、玻尔、狄拉克等奠定的量子力学基础等等。

这些开始有几人能懂，有几人能够看到这些理论无比开阔的未来？

而现代我们的生活中，所有的现代工具，无不蕴含着这些伟大理论，但依然还是没有多少人把幸福生活与这些先辈的发现联系起来。

现在我们来说说杨振宁的成就。

他得到诺贝尔奖的成果是发现弱相互作用中宇称不守恒定律。这个1956年杨振宁和李政道合作研究的成果，推翻了物理学对称性原理，使人类对微观世界的认识有了重大突破。

物理学界一直认为，这个世界是完美对称的。在微观世界，基本粒子有三个基本的对称方式，一个是正粒子与反粒子是对称的，被称为电荷（C）对称；粒子在空间互为镜像反射对称，其运动规律是相同的，叫宇称（P）对称；一个是时间反演对称，叫时间（T）对称。

杨振宁和李政道通过深入研究物理界的各种研究发现，提出一些完全相同的同一种粒子，比如τ和θ在弱相互作用环境下，它们的运行规律并不一定完全相同，这种粒子的镜像衰变是不一样的，这就是宇称不守恒。

他们的论文发表后，引起了物理学界的震动，一些科学家纷纷投入实验。

首先，1957年吴健雄等几位科学家，通过钴60原子核镜像衰变观测，验证了宇称不守恒；1998年，欧洲原子能研究中心发现首例K介子在转换过程中的时间不对称型。

至此，我们世界的对称性完美定律完全被推翻了，微观世界的不对称性存在，更完美的解释了世界存在的基础。

科学界很多人认为：“很难想象，假若没有扬和李等的工作，今天的理论物理会是个什么样子？！”

他们的研究完全颠覆了理论物理的基础。

由此，人类对世界的认识得到了纠正，许多过去难以解释的谜团看到了曙光。

量子力学认为，宇宙诞生于真空泡沫，那时还没有时空，也就是没有“那时”，只有充满了海森堡不确定性原理的量子涨落。

何为量子涨落？

就是在真空中充满了能量，这种能量是以虚粒子对的现象不断涌现。

虚粒子对就是正反粒子对，它们只是极其短暂的出现，又碰在一起湮灭了。

但如果这个世界是完美对称的，就无法解释我们今天出现的世界。

宇称不守恒定律告诉人们，对称存在着破缺，正是这种对称的差异，使虚粒子正反电子对出现了不对称，才有一部分粒子没有湮灭而留了下来，从而诞生了我们的世界。

这个理论是一个观念的突破，也是对规律的新发现，它的影响是永久的，完全改变了物理学理论今后的走向。

如果一定要说它对我们的生活会产生什么具体影响，这个很难量化。

但可以这么说：

所有的影响人类文明的发明创造都是基于人类对自然规律的认识，杨振宁李政道的宇称不守恒定律让人类认识了新的宇宙规律。

因此顺着这个发现会诞生更多的基础理论，在基础理论的指导下，今后改变人类社会生活的一切科学发明里面，都有这个杨振宁、李政道理论的影子在里面。

可以说，现代社会每一项科技进步，里面都蕴含着多种基础理论的支撑。

宇称不守恒定律是基础理论的基础。

杨振宁的成果远远不止这一个伟大，他的很多研究成果都惊天动地。

迄今为止，他的研究成果涉及粒子物理学、统计力学、凝聚态物理、场论等领域，这些领导现代物理学最前沿最基础的研究，至少有13项达到诺奖级级别。

这些理论除了与李政道合作提出的弱相互作用中宇称不守恒定律外，还有R.L.米尔斯合作提出非阿贝尔规范场理论、杨－巴克斯特方程、相变理论、玻色子多体问题、1维δ函数排斥势中的玻色子在有限温度的严格解、超导体磁通量子化的理论解释、时间反演、电荷共轭和宇称三种分立对称性、高能中微子实验的理论探讨、CP不守恒的唯象框架、规范场论的积分形式、规范场论与纤维丛理论等。

这些成就对世界的影响被认为可与牛顿、爱因斯坦比肩。

因此杨振宁被公认为现代健在的最顶尖最伟大科学家，没有之一。

杨振宁成了世界物理学界教父式人物，在这数十年里，他的徒子徒孙们以及与他成果相关的研究，几乎垄断了诺贝尔物理学奖和世界级大奖。

作为中国有史以来出现的最伟大世界级科学家，我们有什么理由不珍惜，不以此为自豪呢？

杨振宁的这些研究既非属于美国，也非属于中国，而是属于全人类。

杨振宁非但以宽广的胸怀超常的智慧为人类开辟出新的世界，也以爱国的情怀为中国作出了巨大贡献。

他很早就介绍中国，为加强国际学术交流、引进人才、建立实验室、带学生，为中国基础研究的起步和赶超世界起到了重要作用。

杨振宁现在已年近百岁高龄，还奉献出自己多年积蓄建立奖学金各种基金，奔波于各种科研推动征途，令人感佩。

祝愿这位伟大又平凡的老人健康快乐。

感谢阅读，欢迎讨论。

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牛顿理论让卫星上天,相对论让GPS更精确,杨振宁理论有哪些应用?

作为经典物理学的开创者，牛顿创立的物理学理论至今还与我们的生产和生活息息相关，例如，卫星上天离不开牛顿力学。不过，在某些方面，牛顿力学并不适用，这需要用到适用范围更广的相对论。

相对论的一个最重要应用是导航卫星（包括GPS和北斗卫星）的时钟校准。根据狭义相对论，导航卫星相对于地表的运动速度很快，所以上面的原子钟每天会走慢7微秒。根据广义相对论，导航卫星比地表更加远离地心，所受的地心引力较弱，所以上面的原子钟每天会走快45微秒。结合狭义和广义相对论的时间膨胀效应，导航卫星始终的原子钟每天会走快38微秒。

虽然这个时间差非常小，但把它乘以光速之后，结果为11.39公里。如果这个时间差没有校准，导航卫星每天会累积相当大的误差，根本无法用于精确定位。

另一方面，我国著名物理学家杨振宁被公认为是当今在世的物理学大师，《自然》（Nature）杂志曾把他列为人类史上最伟大的20位物理学家之一。之所以杨振宁在物理学界有着如此之高的声誉，是因为他创立了十分重要的物理学理论，并且至今还在深刻影响理论物理学的发展。杨振宁研究的物理学十分艰深晦涩，即便是学物理的人也不一定懂得，更何况是对物理学知之甚少的普通人。

关于杨振宁的研究有两个方面必须要讲一下。第一个，他与李政道共同提出宇称不守恒定律，表明物理定律有着轻微的不对称性。这有助于我们理解宇宙为什么几乎只有正物质，而很少有反物质。由于这个贡献，杨振宁获得了诺贝尔物理学奖。

杨振宁的另一个贡献更加重要，那就是创立规范场论，首次统一了四大基本作用力的其中两个——电磁力和弱核力。在此基础上，后来的物理学家又把强核力纳入框架，创立了标准模型，该理论准确地描述了粒子加速器中所发生的一切。如果引力在未来也能纳入这个框架，建立起大统一理论，那么，杨振宁在物理学界的地位将会更进一步提升，排进前五未必不可能。

杨振宁的研究属于理论物理学，目前在现实生活中的应用还十分有限，更多的是指导理论物理学发展。这就像当年爱因斯坦创立相对论之后的很长一段时间里，相对论也没有实际应用。但在未来，当人类深入揭开宇宙的本质之时，就能有效使用宇宙规律，那时才会真正见识到杨振宁理论的强大。