关于杨—米尔斯理论，有100万的奖金等着你！

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1、第二十九章：关于杨一米尔斯理论f有100万的奖金等着你!学习高等物理的人，都知道杨-米尔斯理论。但还有很多人还是不知道这个理论讲了什么，有多重要，今天我们一起来看看这个理论。杨-米尔斯理论是一种基于SU(N)群的规范理论。在1953年,沃尔夫冈•泡利最初写下了这类的规范理论,概括了五维的卡鲁扎■克菜因理论。但他发现到无法让当中的规范玻色子带有质量,所以选择不发表他的成虽然这项成果没有正式写成论文发表，但他在之后的演讲中谈论过这个理论。1954年，杨振宁与罗伯特•米尔斯写下了现今使用的杨-米尔斯理论,将原本可交换群的规范理

2、论（应用的量子电动力学）拓展到不可交换群，以解释强相互作用，因此又称作非阿贝尔规范场论。最初这个构想并不成功O其原因在于杨-米尔斯理论的量子必须质量为零以维持规范不变性。如果其作用粒子质量为零，则其作用是长程作用力。然而实验上没有观察到长程力的作用。因此，这个理论在当时并未受到重视。—直到1960年代南部阳郎、杰弗里•戈德斯通、等人开始运用对称性破缺的机制,从零质量粒子的理论中去得到带质量的粒子,杨-米尔斯理论的重要性才显现岀来。・•…——灵遁者杨■米尔斯(Yang-Mills)理论，是现代规范场理论的基础，20世纪下半

3、叶重要的物理突破,旨在使用非阿贝尔李群描述基本粒子的行为，是由物理学家杨振宁和米尔斯在1954年首先提出来的。这个理论对今天的标准模型形成起了重要作用。这一理论中出现的杨_米尔斯方程是一组数学上未曾考虑到的极有意义的非线性偏微分方程。首先我们还是对这两位科学家做一个简单的介绍吧。杨振宁，1922年10月1日出生于安徽合肥，世界著名物理学家，现任香港中文大学讲座教授、清华大学教授、美国纽约州立大学石溪分校荣休教授,他还是中国科学院院士、美国国家科学院院士、台湾〃中央研究院"院士、俄罗斯科学院院士、英国皇家学会会员，1957

4、年获诺贝尔物理学奖；是中美关系松动后回中国探访的第一位华裔科学家，积极推动中美文化交流和中美人民的互相了解；在促进中美两国建交、中美人才交流和科技合作等方面，做出了重大贡献。而另一位科学家全名是罗伯特•劳伦斯•米尔斯（英文：RobertLaurenceMillsz1927年4月15日・1999年10月27日），美国物理学家,生于新泽西州恩格尔伍德。1956年成为俄亥俄州立大学的物理学教授。主要贡献是与杨振宁合作的杨-米尔斯理论。1954年z杨一Mills规范场论（即非阿贝尔规范场论）发表。这个当时没有被物理学界看重的理论

5、,通过后来许多学者于20世纪60年代到20世纪70年代引入的自发对称破缺观念,发展成标准模型。这被普遍认为是20世纪后半叶基础物理学的总成就。杨振宁和Mills的论文，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。而从物理观点上讲，是用此种推广发展岀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一Mills理论描述，而描述引力的爱因斯坦的广义相又寸论也与杨一Mills理论有类似之处。杨振宁称此为〃对称支配力量〃。杨一Mills理论是20世纪后半叶伟大的物理成

6、就,杨一Mills方程与Maxwell方程、Einstein方程共同具有极其重要的历史地位。很抱歉,没有找到一张关于罗伯特•劳伦斯•米尔斯照片，他由于后来没有其他的理论发现，所以没有杨振宁知名。但是我们依然不应该忘记他。通过上面的介绍，大家知道了，杨一米尔斯理论也是一个非线性波动方程。这个很重要。他和爱氏的场方程，以及麦克斯韦方程组具有同样重要的地位,都是划时代的发现。那么这个理论最初是为了解决上面问题呢？它起源于对电磁相互作用的分析,利用它所建立的弱相互作用和电磁相互作用的统一理论,已经为实验所证实，特别是这理论所预言

7、的传播弱相互作用的中间玻色子,已经在实验中发现。杨-米尔斯理论又为硏究强子（参与强相互作用的基本粒子）的结构提供了有力的工具O杨振宁和米尔斯发现,量子物理揭示了在基本粒子物理与几何对象的数学之间的令人注目的关系。基于杨-米尔斯方程的预言已经在如下的全世界范围内的实验室中所履行的高能实验中得到证实：布罗克哈文、斯坦福、欧洲粒子物理研究所和筑波。尽管如此，他们的既描述重粒子、又在数学上严格的方程没有已知的解。特别是没有被大多数物理学家所确认、并且在他们的对于"夸克"的不可见性的解释中应用的"质量缺口"假设，从来没有得到一个数

8、学上令人满意的证实。在这一问题上的进展需要在物理上和数学上两方面引进根本上的新观念。不知道大家发现没有,看过我物理科普书籍《变化》的朋友一定会想到爱氏的场方程的。爱氏场方程也是很难有确切解,也是非线性波动方程。这和杨一米尔斯理论有很大的相似之处。一贯的想法让我不认为这是偶然,所有描述最根本的宇宙方程,都显示了其深刻的