费米表面的论文

霍金在中国这么有名,是因为英国媒体和学术界的包装宣传。当然,他个人的学术成就不低,但他不能与杨振宁相比。

然而,杨振宁在中国被很多人黑过。那些黑他的人一直在追求模糊的道德问题,却并没有真正了解他个人在物理上的巨大成就。

我和清华的老师聊过。杨振宁和翁帆的关系非常好。如果他们真的相爱,你有什么好喷的?还有人说杨振宁退休回国是为了赚钱养老,这没用。但实际上,杨振宁回到清华,可以充分发挥自己的影响力,调动很多学术资源,对清华相关学科的发展非常有利。不然人家真的觉得他不值这个价?

互联网时代,希望每个人都能有自己的判断,不要被某些媒体牵着鼻子走。特别是对这样一个复杂个体的评价,需要更加谨慎。

清北经常被黑,很多人不了解内部情况。他们总是为了黑而被黑,让我们这些学生感到痛心。

人们经常将霍金与当代物理学家相提并论,如杨振宁、费米、泡利等。说实话,霍金并没有他们的成就那么成功。至于说“霍金是继爱因斯坦之后最伟大的科学家”,这只是媒体宣传的说辞,在学术界并不客观。只能说霍金是一位伟大的科学家,但单就学术成就而言,与爱因斯坦和C. N .杨相比,根本不是一个层次的。以的杨振宁为例。杨的确是当今在世的最伟大的物理学家,没有之一。他的成就数不胜数,影响深远。他的成果成为物理学乃至数学中许多相关分支的基础理论,如杨-米尔斯规范场理论、杨-巴克斯特方程等。这些比霍金最有代表性的成果:奇点定理和黑洞的霍金辐射更重要,更基础。而如果我们看一下霍金论文的引用率,就会发现他的论文引用率并没有威滕(威滕是著名的弦理论学家)这样的人高。不过话又说回来,我们可能要问了,为什么同时期会有比霍金优秀很多的物理学家,为什么霍金那么有名?很大程度上是因为他身体残疾意志坚定的形象和令人钦佩的品质。作为一个深受“渐冻人”困扰的人,霍金现在在科学上取得了巨大的成就,他的认真和坚持真的令人敬佩。

我们可以简单看一下霍金的工作。霍金的工作主要集中在广义相对论和宇宙学上。他和彭罗斯合作发表了一系列论文,创立了现代宇宙学的数学结构理论:

奇点定理:霍金和彭罗斯***都提出并证明了奇点定理,这是霍金早年非常重要的工作。奇点定理告诉我们“只要广义相对论是正确的,因果关系是好的,能量是正定的,时空里至少有一点物质,那么这个时空里就有奇点,或者至少有一个物理过程,时间有始有终,或者既有始又有终”。这个定理这个定理深刻地说明了“大爆炸”的奇点是爱因斯坦广义相对论的必然结果。这个成果虽然重要,但仍然是广义相对论框架下的一个小点,一个小问题的解决。

黑洞力学(黑洞热力学):霍金首先论证了黑洞的事件视界必须具有球形拓扑结构。后来,霍金和他的合作者巴丁在1973年建立了黑洞和热力学基本定律之间的联系。比如黑洞视界的表面积A和表面引力\κ可以分别与熵S和温度T等热力学量进行比较。这期间,可以说霍金在经典广义相对论领域的研究是当时世界上最好的。

霍金辐射:霍金最重要的工作是证明黑洞的热辐射,现在称为霍金辐射。首次从微分几何严格证明黑洞热辐射的存在,是严格的黑体谱。这项工作是黑洞理论的核心,夜晚在理论上极其重要。目前的问题是没有被实验验证,也很难被实验验证,因为霍金辐射非常小,任何现有的技术都无法直接观测到。

虚拟时间和宇宙的无限想象(霍金无限宇宙模型):霍金和哈特尔发展的一套处理大爆炸奇点的量子方法,也就是“无边界”方法,即将奇点换成光滑的“帽子”。为了理解这一观点,霍金引入了虚时间(或欧几里得)的概念,将爱因斯坦的伪黎曼几何转化为标准的黎曼几何。虽然作品是原创的,但还是有很多困难。这是霍金晚年的作品,但一直没有引起人们的注意。霍金坦言,大家普遍接受黑洞的热辐射理论,但他认为宇宙无边的假设更重要。然而,不得不说,霍金的方法并不是最受欢迎的,尽管它受到极大的尊重。但是,通过无边界假设,我们可以回答一个大众非常感兴趣的问题:“大爆炸之前的宇宙是什么样的?”。按照无边界假设,大爆炸奇点相当于地球的南极,因为没有比南极更靠南的地方,所以大爆炸奇点之前什么都没有。)

如果与的杨振宁相比,杨的成就不仅在数量上要多得多,而且更为重要和基础。以下是杨13最具代表性的成果:

宇称在弱相互作用中不守恒:这是杨和李政道()对弱相互作用宇称的早期发现。此前物理学界认为宇称在强相互作用、弱相互作用和电磁相互作用中都是守恒的。后来,吴健雄(吴健雄)领导的团队通过实验证明,宇称在弱相互作用中确实不守恒,在物理学界引起轩然大波。因为这项极其重要的工作,杨和李分享了1957诺贝尔物理学奖。学物理的人都应该知道对称性在物理学中的重要性,所以宇称守恒有着直观的吸引力,所以不难理解这项颠覆性的工作有多么重要。

三种离散的对称:时间反转、电荷束缚和宇称:杨、李政道和欧麦发表论文讨论时间不守恒、电荷和宇称之间的关系。本文对1964中CP不守恒的所有理论分析都有决定性的影响。高能中微子实验的理论探讨:1960年,实验物理学家Schwartz指出如何通过中微子束获得更多弱相互作用的实验信息。李政道和杨从理论上讨论了高能中微子实验的重要性。这是中微子实验的第一次理论分析,由此引出后来的许多重要研究工作。

CP不守恒的现象学框架:1964、Christenson、Cronin、Fitch和Turlay的实验发现CP不守恒。杨和他的学生吴大军对CP不守恒现象进行了现象学分析,并为后来对此现象的分析建立了一个现象学框架。本文定义了该领域仍然使用的理论框架和术语。

杨-米尔斯规范场理论:这是现代规范场理论的基础,是20世纪下半叶重要的物理突破,也是弱电统一理论的基础,为研究强子等基本粒子的结构提供了强有力的工具。1954年,杨-米尔斯规范场论(即非阿贝尔规范场论)发表。在两篇短文中,杨和他的学生米尔斯把韦耳的阿贝尔规范理论推广到非阿贝尔规范理论。可以说,杨-米尔斯理论具有“创造世界”的崇高地位,它的成功是物理学史上的一次革命。

规范场论的积分形式:杨-米尔斯理论也把物理和数学的关系推到了一个新的高度。1970前后,杨致力于研究规范场理论的积分形式,发现了不可积相位因子的重要性,从而认识到规范场具有深刻的几何意义。

规范场理论与纤维丛理论的对应关系:早在1970年代,杨就认识到规范场的几何意义和规范理论的积分形式实际上是一种几何发展,于是向J. Simons学习纤维丛理论。杨终于认识到,物理学家的所谓规范对应于数学家的所谓主坐标丛,而物理学家的所谓势对应于数学家的所谓主纤维丛。在1975中,他发表了一篇论文,揭示了规范场在几何上对应于纤维束上的连接。

相变理论:1952杨发表了三篇关于相变的重要论文。第一篇论文是他独立完成的关于二维伊辛模型自发磁化的论文,得到了1/8的临界指数。这是杨做过的最长的一次计算,绝对的壮举。戴森称之为“雅可比椭圆函数理论的大师级练习”。1952年,杨还与李政道合作完成并发表了两篇关于相变理论的论文,将伊辛模型的研究扩展到晶格气体模型,严格计算了气液相变的麦克斯韦图。两篇文章同时投稿发表,引起了爱因斯坦的兴趣。杨和李两篇论文的高潮是第二篇论文中的单位圆定理(现称李-杨单位圆定理),指出吸引相互作用的格子气模型的巨配分函数的零点位于复平面上的单位圆上。在统计力学和场论中,这个理论仍然很有吸引力。

玻色子多体问题:杨与合作者在1957左右发表或完成了一系列关于薄硬球玻色子多体系统的论文,这是一个定义明确的数学模型。此前,杨与和Luttinger合作发表了两篇论文,将费米赝势方法应用于这一领域。后来杨和李政道首先用双碰撞方法得到了正确的基态能量修正,然后又用赝势方法得到了与黄和李政道相同的结果。他们得到了前两项能量修正或声速逐渐膨胀,其中最令人惊讶的是著名的平方根修正项(后称为李-黄-杨修正),但当时无法通过实验验证。没想到50年后,随着冷原子物理的发展,这个修正项被实验证实了。

杨-巴克斯特方程:1967杨发现一维\δ函数的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,后来被称为杨-巴克斯特方程。杨的工作打开了两个领域的大门。后来发现杨-巴克斯特方程是数学和物理中一个极其重要的方程,它与扭结理论、Hopf代数、弦理论有着密切的联系。

有限温度下一维\delta函数排斥势中玻色子的精确解:1969杨把一维\delta函数排斥势中的玻色子问题推到了有限温度。这是历史上第一次得到有限温度下相互作用量子统计模型的精确解。最近,这个模型及其结果也在冷原子系统中得到了实验实现和验证。

超导体通量量子化的理论解释:1961年杨访问斯坦福大学时,该校的费正清和迪弗发现超导环中的通量是以hc/2e为单位量子化的。杨和拜尔斯对这一现象给出了正确的理论解释。

非对角长程序:在1962中,杨提出了非对角长程序的概念,统一描述了超流性和超导性的本质,也深入探讨了磁通电离的根源。这是当代凝聚态物理的一个关键概念。从1989到1990,杨发现了与高温超导密切相关的Hubbard模型中具有非对角长程序的本征态,并发现了它与的SO(4)对称性。

其实我最后想说的是,把两位物理学家相提并论是没有意义的。我们可以客观地解释他们的成就是什么,但霍金和杨这样的物理学家毕竟不是一个研究领域的。我们可以说谁比谁伟大,但这种比较其实是没有价值的。不管怎么说,我认为霍金、杨等科学家在人类认识世界和宇宙的道路上留下了辉煌的一笔,他们都值得我们敬佩和尊敬。现在霍金去世,很难过。他曾经是一个仰望浩瀚宇宙的人,现在变成了一个恒星宇宙。