杨振宁的杨米尔斯理论有什么用（万物之理）

杨振宁的杨-米尔斯理论是其一生中最重要的科学成就，比他获得的诺贝尔奖宇称不守恒成就高很多。诺贝尔奖也难以衡量杨-米尔斯理论的重要性。

但是，1954年杨振宁发表他的这个理论的时候，后续有一段时间并没有引起重视和注意。

到了60和70年代，随着科学研究的不断深入，杨振宁的这个伟大理论威力才逐渐显现，进一步奠定了杨振宁崇高的学术地位。

1. 杨-米尔斯规范场理论是研究什么的伟大发现

杨振宁与米尔斯1954年发表的论文成果，后来被称为杨-米尔斯理论，这个理论有何神奇伟大之处呢？用一句最简单的话说：

杨-米尔斯理论几乎实现了宇宙规律理论大统一，这是爱因斯坦研究了一辈子也没有解决的难题。

现在来梳理一下杨-米尔斯理论的思想起源：

德国女物理学家和数学家马克斯.诺特发现了一个伟大定理：诺特定理，就是对称对应于守恒，直线运动产生的对称对应于动量守恒，转动的对称性对应于角动量守恒，时间对称对应于能量守恒。

换句话说就是：宇宙中运动之所以有守恒性，是因为事物内部存在对称性。

麦克斯韦方程组给出了一个电荷守恒的重要定律。根据诺特定律，电荷守恒对应什么对称性呢？

外尔（数学家和哲学家）发现了麦克斯韦方程组不仅仅有整体对称性，还有局域对称性。

电磁场具有局域对称性，即电磁场的每一点都具有某种使麦克斯韦方程组保持不变的数学特性。外尔在研究这种局域对称性提出了一种新的不变性：定域标度变换不变性，后来翻译成规范不变性（相位因子不变性）。

外尔非常巧妙地把场（电磁场）与不变性（对称性）联系起来，发现了电荷守恒的规范性（对称性）。

杨振宁受外尔的理论的启发，把外尔从电荷守恒中发现和提出的规范不变性推广到其他守恒定律当中，守恒定律很多，那将规范不变性推广到哪一种守恒定律当中呢？杨振宁选择了同位旋守恒，将同位旋局域化，并研究由此产生的相互作用。

因此 ，杨振宁的杨米尔斯理论其实是研究把规范不变性推广到同位旋守恒。

杨振宁与米尔斯合作写出了《同位旋守恒和一个推广的规范不变性》和《同位旋守恒和同位旋规范不变性》2篇论文，建立了与麦克斯韦方程组类似的方程。

杨振宁与米尔斯

杨振宁继麦克斯韦（提出电磁场）和爱因斯坦（提出引力场）后提出了一种新的场论——非阿贝尔规范场理论，规范场的研究进入了一个新的阶段。

杨振宁定义的规范场的规范粒子有三种：一个带正电，一个带负电，一个不带电。规范场通过这些粒子引起新的相互作用。

这是杨振宁首次纯粹用对称性原理给出的相互作用规律，这是现代物理学当中的一次伟大跨越。

因为该理论使人类正确认识引力和电磁力相互作用之后，正确认识了弱相互作用和强相互作用。

杨米尔斯理论奠定了现代物理学的基础，这个方程构成物理学圣杯，万物之理的基础。

自然界存在四种最基本作用力：引力、电磁力、弱力和强力。爱因斯坦的广义相对论解决了引力，麦克斯韦的麦克斯韦方程组解决了电磁力，但是杨-米尔斯理论能够描述除了引力之外三种力的基本规律，这就是杨-米尔斯理论对物理学产生的巨大影响。

2. 杨-米尔斯理论诞生初期为什么不受重视？

杨-米尔斯理论发表初期不受重视的一个重要原因是这个理论最初还不是很完善，存在令人困惑的难题：没有解决带电粒子的质量问题。

因为杨-米尔斯理论是仿照电磁学建立起来的，电磁学理论认为诸如光子之类的矢量玻色子质量应该为零，因此，杨-米尔斯理论中规范粒子的质量也应该为零。

换句话说就是：杨-米尔斯理论似乎要求存在无质量的带电粒子，但是没有任何实验证据。如果有质量，规范对称性就会破坏。

对于这个粒子质量到底如何，杨振宁他们自己都没有满意的答案。

因此，杨-米尔斯理论没有让大部分科学家信服和认可，在很长一段时间内没有受到重视。

3.为什么60年代后杨-米尔斯理论开始大放异彩？

60到70年代有科学家引入对称性自发破缺与渐进自由的新观点，解决了杨-米尔斯规范场理论中的规范粒子的质量问题，也就是规范场中带电粒子可能具有非零的质量，进而导致规范场理论更意想不到的一系列重大进展，发展成为可以描述强力、弱力、电磁力三种基本力的标准模型。而且杨-米尔斯规范场理论得到了实验的众多重大成果支持验证。

特别是2012年希格斯玻色子（上帝粒子）在欧洲核子研究中心被发现，杨-米尔斯理论获得了空前的成功。

杨-米尔斯规范场理论揭示了非常深层次的宇宙奥秘：对称性决定相互作用，也就是相互作用取决于对称性。

杨振宁自己曾经说：规范场的重要是世纪性的重要。不只是十年的重要。就是他要长期到21世纪，到22世纪还是重要的。因为他把一个基本原则给找出来了。

富兰克林学会评价：杨-米尔斯理论深远的重新规划了最近40年物理学和现代几何学的发展。并且已经排列在牛顿、爱因斯坦和麦克斯韦的工作之列，并肯定会对未来几代人产生相类似的影响。

杨米尔斯方程在数学方面也有非常重要的意义，被称为七大“千年得奖问题”之一，谁严格解决了这一问题，就能得到100万美元的奖励。

杨振宁凭借这项伟大的科学发现，奠定了他在科学界享有与牛顿、爱因斯坦、麦克斯韦等大神一样至高无上的地位。