杨振宁: 杨振宁为何没二获诺奖?我直接问了诺奖评委会主席

2025-11-29 | 来源: 中国科学报 | 转到微信 | 有0人参与评论 | 字体: 放大缩小 | 收藏 | 打印

文｜张明华（美国纽约(专题)州立大学杰出教授、中国科学院大气物理研究所客座研究员）

人们在谈论物理学家杨振宁先生的科学贡献时，往往把目光聚焦于他在物理学上的卓越成就，而较少提及他对数学的重要影响。事实上，杨振宁的物理研究不仅改变了人类对自然规律的认识，也深刻推动了现代数学的发展。

笔者在杨振宁任职37年的美国纽约州立大学石溪分校（以下简称石溪大学）从事大气动力学和数值模拟研究，与杨振宁有过工作往来。在此，笔者依据自己的所见所知，以及杨振宁在石溪大学留下的学术遗产，讲述他在数学领域浓墨重彩的贡献。

此外，笔者代理石溪大学教务长职务时，有幸接待瑞典皇家科学院院士、诺贝尔物理学奖评委会主席马茨·拉尔松，与他就杨（振宁）-米尔斯理论为何未曾获得诺贝尔奖这常被提及的问题作了深入交流。

杨振宁在石溪大学。

物理学6座丰碑对数学的影响

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17世纪以来物理学的发展，有6座划时代的理论丰碑。

牛顿第二定律构成了经典力学的核心，使自然界的运动规律得以用数学形式描述——物体运动的改变（加速度）由其所受外力与质量共同决定。这一定律至今仍是解释和预测无数物理现象的基石，从自由落体、行星轨道到桥梁载荷、全球大气环流，无不受其支配。该定律将“加速度”与“力”表述为三维空间中的矢量并把它们联系起来，在数学上直接促成了微积分这一重要基础领域的诞生，并奠定了向量分析的基础。

爱因斯坦的广义相对论把时间与空间统一为时空。在这个四维时空中，质量、能量和动量决定时空的弯曲特征，而弯曲的时空又反过来决定物质的运动。物理定律在其中遵循广义协变原理，其数学形式不随参照系的改变而变化。广义相对论成功地以时空几何取代了牛顿的万有引力概念。该理论构成了人们理解宇宙膨胀、黑洞等现象的理论基石。它在当代科技中也发挥着关键作用，没有它对牛顿力学的修正，深空航天飞行无法精确控制，全球卫星定位系统每天将累积高达十公里的误差。此外，该理论对物理规律在四维弯曲空间中的描述，在数学上极大推动了黎曼几何和张量分析的发展。

杨（振宁）-米尔斯理论奠定了现代粒子物理标准模型的基础。它提出了一个统一的规范理论，用以描述电磁相互作用、弱相互作用和强相互作用及其与基本粒子运动的关系。电磁相互作用是化学键形成的根本原因，使原子得以结合为分子，也是我们所熟知电磁效应的起因；弱相互作用主宰元素的放射性衰变与核反应，是太阳释放能量的源泉；而强相互作用则使质子与中子结合成原子核，其强大的作用力压制了质子间的电磁排斥。杨-米尔斯理论指出，电磁、弱和强相互作用都源于定域规范对称性。其中对称性决定了规范场的存在形式，而规范场的曲率则直接决定了相互作用的强度。

该理论成功描述了作为相互作用载体的玻色子，奠定了研究包括电子、中微子和夸克在内的基本粒子及其相互作用的基石，并催生了多项重大实验发现。对这些粒子的深入研究，又极大地推动了超导磁体、真空技术和高能探测器等现代技术的发展。杨-米尔斯理论用微分几何的语言刻画对称性，并通过抽象内禀空间的几何化投影把物质的运动与相互作用联系起来，在数学上深刻推动了微分流形、纤维丛与拓扑学的发展。

杨振宁因其在杨-米尔斯理论、宇称不守恒定律以及物理学其他领域的重大贡献，成为世界公认的20世纪最杰出的物理学家之一。据美国《纽约时报》引述，着名物理学家弗里曼·戴森曾称，20世纪物理学中在理论表达上最为卓越的前3位物理学家是爱因斯坦（相对论）、迪拉克（量子理论）与杨振宁（粒子物理）。