杨振宁 :1957年诺贝尔物理学奖获得者

更新时间:2022-11-03 09:55

杨振宁(Chen Ning Yang,1922年10月1日),出生于安徽省合肥县(现合肥市),物理学家,1957年诺贝尔物理学奖(Nobel Prize in Physics)获得者,中国科学院院士,美国科学院院士、伦敦皇家自然知识促进学会会员、清华大学高等研究院名誉院长、教授,香港中文大学博文讲座教授。

1942年于西南联合大学毕业考入清华大学研究院,1944年获清华大学硕士学位,1945年赴美进入芝加哥大学深造,1948年获博士学位在芝加哥大学当讲师,1949年到1966年任普林斯顿大学高级研究所研究员、教授,1966年到1999年任纽约州立大学石溪分校爱因斯坦讲座教授兼理论物理研究所所长,1986年任香港中文大学博文讲座教授,1993年到1998年任香港中文大学数学研究所主任。1997年国际小行星中心将编号3421号小行星命名“杨振宁星”。1998年任清华大学教授,1999年任纽约州立大学石溪分校荣誉教授,洛克菲勒大学理事。2023年7月8日国际数学与物理交叉科学研究中心在中国科学技术大学揭牌,杨振宁担任名誉主任。

长期从事基本粒子物理、统计力学、凝聚态物理,创立“杨-米尔斯规范场”论(Yang-Mills gauge theory)和提出“杨-巴克斯特方程”。与李政道共同提出弱相互作用中宇称不守恒原理而获1957年诺贝尔物理学奖。先后当选美国国家科学院美国物理学会以及巴西科学院、委内瑞拉科学院、西班牙皇家科学院、台北研究院院士,伦敦皇家自然知识促进学会外籍会员、俄罗斯国家科学院外籍院士、日本科学院荣誉院士。曾获美国国家科学奖章”、美国费城富兰克林研究所的鲍威尔科学成就奖、费萨尔国王国际奖的科学奖。著有《杨振宁论文选集》《杨振宁文集》《曙光集》《晨曦集》等,发表论文约300篇。2024年1月,以杨振宁为原型的纪录片《杨振宁:百年科学之路》在北京首映。

人物经历

早年经历

1922年10月1日(农历8月11日),杨振宁出生在合肥市(今合肥市)。曾祖父杨家驹(字越千)曾任安徽省太湖县的都司。父亲杨武之芝加哥大学的数学博士,回国后,先后在厦门大学清华大学与西南联合大学数学系任教。杨振宁深受父亲影响,自幼就喜欢数学。杨振宁四岁,母亲教他认字,一年多时间,认了三千多字。五岁进私塾,六岁随父亲赴厦门大学,进入小学二年级。1929年,父亲应聘清华大学,举家迁往北平市(现北京),居住在清华园西院十一号,进入专为教职工子弟开办的小学读三年级。

1933年到1937年在北京崇德中学上学,请家庭教师教《孟子》。1937年,因日本入侵中国,杨振宁随父亲与清华大学师生辗转至昆明市。1938年,进入昆华中学高中二年级学习。以高二的学历,考入国立西南联合大学。1938到1942年就学于西南联合大学。教杨振宁大一国文的有朱自清闻一多罗常培王力等,大一物理跟赵忠尧学习,大二电磁学跟吴有训学习,大二力学跟周培源学习,吴大猷指导他的学士论文。1940年罗家伦等人集资设立的“穆湘玥先生奖学金”首次颁发,杨振宁为其中一名获奖者。

1942年杨振宁毕业于西南联合大学,进入清华大学研究院学习两年,师从王竹溪,完成了题为《超晶格统计理论中准化学方法的推广》的统计力学文章。1944年,杨振宁从国立西南联合大学研究生毕业,硕士论文导师是王竹溪教授。1944年夏,杨振宁考取了留美公费生,按照考试委员会“凡录取各生应在原机关服务留待后信”的规定,杨振宁从1944年秋到1945年夏,在西南联合大学附属中学教了一年高中数学。

工作经历

1945年赴美国芝加哥大学留学,师从恩里科·费米、泰勒、艾里逊(S. K. Allison),自己取名Franklin,有时也将名字写作“Frank”。杨振宁在泰勒指导下做研究,同时去听费米的研究生课和讨论报告。两个月时间完成泰勒给他的关于放射性元素寿命的研究课题。1946年秋天,费米推荐他去艾里逊实验室。在两年的理论研究过程中发表了《关于核反应角分布与测量问题》。1948年6月,杨振宁获得了芝加哥大学博士学位,并被聘为了芝加哥大学物理系讲师,与恩里科·费米成为同办公室同事。1949年,杨振宁和费米合作发表论文《介子是基本粒子吗?》,文章提出了“费米—杨模型”。同年秋天,杨振宁去普林斯顿高等研究所做博士后。1950年8月26日,与杜致礼在普林斯顿结婚。

1952年12月中旬,美国布鲁克海文国家实验室Cosmotron加速器的部主任柯林斯(G. B. Collins)邀请他到实验室做一年访问学者。1953年,杨振宁前去长岛布鲁克海文国家实验室,与罗伯特·米尔斯开始对规范场的研究。1954年2月,“杨-米尔斯理论”,也叫非阿贝尔规范场理论完成,但他们虽然得到了公式,因为还存在当他们把理论应用到强相互作用上时,会发现规范场粒子的质量是零的问题,并未发表。10月1日,他们在《物理评论》上发表了《同位旋守恒和一个推广的规范不变性》《同位旋守恒和同位旋规范不变性》关于论述规范场理论的两篇文章,文章末尾他们专门指出,理论还不很成熟,他们并未得到关于规范场粒子质量的任何结论。1954年,杨振宁回到普林斯顿大学,第二年晋升为教授。同年,杨振宁和米尔斯提出非阿贝尔规范场的理论结构。

1956年4月3日,第六届罗彻斯特会议召开,重点讨论“τ-θ之谜”。杨振宁在最后一天作了一个很长的总结报告,提出宇宙可能不守恒的问题。杨振宁和李政道合作完成了论文《在弱相互作用中宇称是守恒的吗?》。10月1日,这篇论文正式发表,文章题目改成《弱相互作用中宇称守恒的问题》。1956年12月25日,吴健雄用试验证明了他们俩的理论。1957年,杨振宁和李政道获得诺贝尔奖。这一年杨振宁35岁。

1964年3月23日,杨振宁加入美国国籍。次年,当选美国科学院院士。1966年,杨振宁任纽约州立大学石溪分校阿尔伯特·爱因斯坦讲座教授,纽约州立大学石溪分校研究所(如今的杨振宁理论物理研究所)所长。1967年,杨振宁与巴克斯特(R.Baxter)完成Yang-Baxter方程,次方程在1981年被命名为杨-巴克斯特方程。1970年,杨振宁应香港中文大学之邀赴港讲学。1971年夏天,杨振宁访问新中国,他是知名华人学者访问新中国的第一人,促进了中美文化交流和中美人民之间的相互了解,深得毛泽东主席和周恩来总理的赞誉。之后,在1972年、1973年分别再次回到中国。

1977年,杨振宁出任全美华人协会首任会长。1980年,杨振宁在纽约组织成立了“与中国教育交流委员会”(CEEC),资助到纽约州立大学石溪分校访问的中国学者,截至2003年已有80余人得到此项支持,其中绝大部分已回国到原单位服务。杨振宁于该年获得拉姆福德(Rumford)奖。

1982年10月1日,杨振宁六十大寿。他精心挑选出自己七十多篇论文,汇成《杨振宁论文选集》出版了。1983年,杨振宁取得香港特别行政区学术界、工商界等各界人士的支持,在香港成立了“中山大学高等学术中心基金会”,自任基金会主席,促进广州中山大学与国外的学术交流。先后建议设立“亿达青少年发明奖”“吴健雄物理奖”和“陈省身数学奖”。八年,基金会捐助中山大学1000多万港元,支持了中山大学近百项研究项目,并为中山大学建成一座研究大楼。同年,《杨振宁论文集选集1945-1980》出版,书中选编论文75篇。

1986年,杨振宁接受陈省身教授邀请,在南开大学数学研究所内组织了理论物理研究室。同年获得国家科学奖章。6月,应聘为南开大学名誉教授。同一年起,任香港中文大学博文讲座教授。1987年,香港中文大学“杨振宁阅览室”揭幕。1989年,《杨振宁演讲集》由南开大学出版社出版。

1993年,杨振宁在香港大学作《近代科学进入中国的回顾与前瞻》演讲。1994年,杨振宁当选为中国科学院首批外籍院士。同年,荣获美国富兰克林学会颁发的鲍威尔科学成就奖。第二年,受聘担任中央国家开放大学“大学物理”课主讲。1996年,中国科学技术委员会授予杨振宁1995年度中国国际合作奖。1997年,紫金山天文台于1975年11月26日发现的、国际编号为3421号小行星,被中国科学院命名为“杨振宁星”。同年6月,杨振宁担任清华大学高等研究中心名誉主任。

1999年,杨振宁先生从纽约州立大学石溪分校荣休,纽约州立大学石溪分校将他一手创立的理论物理研究所正式更名为“杨振宁理论物理研究所”。9月,杨振宁获中国政府颁发的“中国政府友谊奖”。10月,被聘为清华大学正式在册教授。同年,获美国物理学会授予的拉尔斯·昂萨格奖。

2003年底,杨振宁归国定居清华大学专家公寓“归根居”,并出任清华大学高等研究中心荣誉主任,为本科生讲授普通物理。

2004年,杨振宁在清华大学教授大一物理。同年9月,杨振宁在“2004文化高峰论坛”作了《易经对中华文化的影响》报告。12月24日,与28岁广东外语外贸大学翻译系硕士班学生翁帆登记结婚。2005年,接受中国中央电视台面对面》专访。7月24日,杨振宁在第22届国际科学史大会上作《爱因斯坦:机遇与眼光》的报告。2008年,杨振宁著、翁帆编译的《曙光集》出版。同年,10月至11月参加国立西南联合大学在昆建校七十周年纪念活动。11月1日下午,受邀在云南师范大礼堂作了《物理学的诱惑》演讲。2009年,做客江苏扬州大学作讲座。10月1日,做客中央电视台《人生答卷》栏目。

2015 年4月1日,杨振宁放弃了美国国籍,成为中国公民。2016年,在东莞理工学院新生开学典礼上,杨振宁通过视频形式寄语2016级新生期望与希冀。同年12月,杨振宁为中国年度科技人物开奖。2017年,由外籍院士正式转为中国科学院院士,同年获得“全球华侨华人新闻人物”称号。

2018年4月,杨振宁担任西湖大学校董会名誉主席。5月,与翁帆合著的新书《晨曦集》在清华大学高等研究院发布。9月出席求是奖颁奖典礼。2019年,杨振宁获“求是终身成就奖”。2020年8月,杨振宁受聘于安徽大学纽约石溪学院,担任名誉院长。2021年09月22日,杨振宁在由清华大学、中国物理学会香港中文大学联合为他主办的“杨振宁先生学术思想研讨会——贺杨先生百岁华诞”上,发表“但愿人长久,千里共同途”的讲话。2022年3月,杨振宁入选《感动中国》2021年度人物。2023年7月8日国际数学与物理交叉科学研究中心在中国科学技术大学揭牌,杨振宁担任名誉主任。

任职情况

主要成就

学术成就

杨振宁的学术研究主要包括粒子物理学、统计力学和凝聚态物理学等多方面。在理论结构和唯象分析等方面都取得重大成就。在粒子物理学方面的研究包括弱作用的强度、费米-杨模型、G宇称、电荷共轭与时间反演不守恒、二分量中微子理论、高能中微子实验分析、中间玻色子的研究、CP不守恒的唯象分析、规范场的积分形势与纤维丛、几何模型等;统计力学方面的研究包括自发磁化强度和临界指数、液态相变的研究与单位圆定理贝特假设的发展等;在凝聚态物理学方面的研究包括磁通量量子化的解释、非对角长程序(ODLRO)的概念、关于亚基尔阿哈罗诺夫博姆试验的建议等等。其中,杨-米尔斯场论、弱作用中宇称不守恒的发现及杨-巴克斯特方程,是他对物理学和数学的不朽贡献。

杨-米尔斯场论

1954年,杨振宁与R·L·米尔斯(R.L.Mills)共同提出“杨-米尔斯场论”,开辟了非阿贝耳规范场的新研究领域,为整个粒子物理学奠定了之后发展的最基本的原理与方程,为现代规范场理论(包括电弱统一理论、量子色动力学理论、大统一理论、引力场的规范理论等)打下了基础。“杨·米尔斯场”方程被数学家S·唐纳森引用,获得了拓扑学上的重大突破。

弱作用中宇称不守恒的发现

1956年,杨振宁和李政道合作,深入研究了““τ-θ之谜”,提出了弱相互作用中宇称不守恒的理论。1956年12月25日,吴健雄将几个月来的实验验证结果汇总,证实了这一理论。莱德曼用了三天时间,用杨振宁与李政道提出的另一实验证明了这一理论。在 “τ-θ之谜”出现之前,大家把宇称守恒定律奉为金科玉律。杨振宁和李政道打破了这一“金科玉律”,获得1957年诺贝尔物理学奖。一项科学工作,在发表的第二年就获得诺贝尔奖,这是第一次。

杨-巴克斯特方程

1967年11月,杨振宁发现解决一维空间量子多体问题的一个重要方程。1972年詹姆斯·凯尔·巴克斯特在一个二维空间经典统计力学问题中也发现了这一方程的重要性。1981年,这个方程被命名为杨-巴克斯特方程。人们逐渐认识到杨—巴克斯特方程在物理和数学中都有极广泛的意义。

主要论著

杨振宁著有《杨振宁文集》《曙光集》《晨曦集》等多部专著,发表论文约300篇,合编成《杨振宁论文选集》《Selected Papers 1945—1980 With Commentary ( 2020 Reprint ) 杨振宁论文选集1945—1980(2020年再版)》等。

人才培养

杨振宁带的研究生不多,截至2018年跟他做博士论文的不到10人,其中包括美国斯坦福大学直线加速器中心赵午教授(Alexander W. Chao)、美国布鲁克海文国家实验室余理华教授等。但对中国的教育事业是很支持的,他从国外给南开大学带来了第一台计算机;他创办了陈省身数学研究所理论物理研究室;建立清华大学高等研究中心。他把在美国的房子卖了,捐了一百多万美元;把中国政府给他在清华的约一百万人民币薪水,都捐给高等研究中心等。他回到中国定居清华大学后,为本科生讲授普通物理。

荣誉奖项

个人奖项

学位荣誉

未标注荣誉学位信息来自《杨振宁传 规范与对称之美 2011年全新修订》

人物影响

为表彰杨振宁对亚太物理学会协会作出的贡献,亚太物理学会协会奖被更命名为亚太物理学会协会杨振宁奖。

1997年,中国科学院紫金山天文台于1975年11月26日发现的、国际编号为3421号小行星,被中国科学院命名为“小行星3421”。

2002年,杨振宁八十大寿,清华大学举行大规模国际前沿科学研讨会为其祝寿,香港中文大学举行活动庆祝,同时进行杨振宁学术资料馆开幕活动。

2017年8月20日至22日,天津南开大学,以学术报告会和座谈会的方式庆祝杨振宁先生95岁华诞。

2024年1月24日,纪录片《杨振宁:百年科学之路》首映式在北京中关村举行,于1月24日21:30在中国中国教育电视台一频道播出,节目时长60分钟。纪录片全面还原了杨振宁科学追求和家国情怀。该片的拍摄、制作、发行都得到杨振宁先生本人和翁帆女士的大力支持。该片也得到了中关村科学城管委会、中国教育电视台、清华大学新闻中心等机构,以及清华大学物理系教授朱邦芬纽约州立大学石溪分校杨振宁理论物理研究所所长乔治·斯特曼等众多知名科学家的支持。

人物评价

美国物理学家、诺贝尔奖获得者赛格瑞(E.Segre)推崇杨振宁是“全世界几十年来可以算为全才的三个理论物理学家之一”。

"两弹元勋"邓稼先生前则称:"如果不是有次数限制,杨振宁在规范场的成就,应该再获一次诺贝尔物理学奖。"

试验高能物理学家丁肇中认为“杨振宁教授是20世纪最伟大的物理学家之一。他对物理学和数学的贡献大大地推进了我们对物质世界的了解。”

美国哲学学会评价:杨振宁教授是自阿尔伯特·爱因斯坦保罗·狄拉克之后20世纪物理学出类拔萃的设计师。

托尔说:“杨振宁到石溪分校是该校发展中最大的一件事。”“该校自杨振宁到校后,一跃而成为美国注重研究的大学之前茅。他对全校的研究空气、对物理系数学系的教师阵容、对理论物理研究所的研究方向、对学校与社会的关系,都产生了巨大的影响。”石溪分校的现任校长约翰·马伯格(J. H. Marburger)在1991年4月1日给本文作者的回信中说:“杨教授来到石溪,是石溪在发展成为一个优秀的研究学术机构过程中的突破,使石溪成为美国一个优秀的科学中心。”

普林斯顿大学高等学术研究所戴森教授说:“杨教授是继阿尔伯特·爱因斯坦保罗·狄拉克之后20世纪物理学的卓越的设计师。他和密尔斯发现的非阿贝尔规范场,随着时间的推移,已渐渐成为比宇称不守恒定律更美妙更重要的贡献……发现非阿贝尔规范场奠定了新的思维结构的基石。”

在庆祝杨—米尔斯场论发表30周年纪念会上,米尔斯说:“杨振宁是一位才华横溢又非常慷慨引导别人的学者,我们不仅共用一个办公室,杨振宁还让我共用了他的思想。”

清华大学原校长顾秉林说:“杨先生不仅在科学领域不断突破,作出不朽的贡献,他的人格魅力、家国情怀也令人高山仰止,他的学术成就、精神和风范深深影响了几代中华学人。”

2021年,杨振宁入选“感动中国2021年度人物”,央视网评价:杨振宁先生是跨世纪的伟大物理学家,在粒子物理学、统计力学和凝聚态物理等领域作出里程碑性贡献。他心系祖国科学教育事业,为国家的科技发展、中外科技文化交流作出了重要贡献。

家族情况

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