同是诺奖得主,爱因斯坦和杨振宁的理论,哪一个更加伟大?-凯发k8网页登录
在人类科技发展的道路上,出现了很多伟大的科学家,这些伟大的科学家给人类科技发展起到了非常重要的作用,比如说牛顿、爱因斯坦、哥白尼、伽利略、霍金、薛定谔等等,如果没有这些伟大的科学家,那么人类的科技发展至少要倒退几百年的时间,为了奖励这些拥有巨大贡献的科学家,还出现了诺贝尔奖,在1897年的时候,一份遗嘱的公布在瑞典引起了轩然大波,诺贝尔是瑞典人,在1833年出生,他是一位优秀的发明家、工程师、化学家、企业家,他一生一共拥有350多种专利,其中比较著名的就是火药,从1901年开始,诺贝奖正是开始发放,从1901年到2022年,一共有900多为科学家获得了诺贝尔奖。
我国的杨振宁教授是中国第一位获得物理学诺贝尔奖的人,在2021年的时候,他被授为感动中国年度人物,他拿到这个成就可以说是实至名归,他在1957年的时候就获得了诺贝尔奖,他为中国科学事业默默地奉献了50多年,杨振宁最著名的理论就是宇称不守恒定律,这个定律告诉我们,镜子中的你和现实中的你是不一样的,相信我们很多人都有照镜子的习惯,我们经过会通过镜子来看自己的装扮漂不漂亮,但是大家在照镜子的时候有没有发现一个问题,就是镜子中的人和我们是相反的,当我们拿起左手的时候,镜子里的人拿起的是右手,当我们把头转向右边的时候,镜子里面的人会把头转向左边。为什么镜子中的人会和我们做相反的动作?这个问题的答案就在宇称不守恒定律当中。
宇称其实是指一种对称性,想要理解宇称不守恒为什么这么重要,就需要先了解为什么对称性这么重要,如果没有对称性的指导,那么爱因斯坦就不可能发现相对论,在我们现实生活中,有很多物质都是对称的,比如说雪花、圆形、正方形等等,在这些对称图案中,我们能够在它们的中间发现一根对称轴,对称性的精准数学定义涉及到不变形的概念:如果一个几何图形在某种操作下保持不变,我们就能够说这个图形在这些操作之下具有某种不变性,在宇宙中对称性是非常重要的。在20世纪50年代,科学家发现了两种放射性的新介子,这两种介子的自旋、质量、寿命和电荷都是完全相同的,所以当很多科学家都认为这两种物质其实就是一种物质的时候。
科学家发现其中一个粒子衰变时会产生两个π介子,而另一个衰变能够产生三个π介子,这使得它们遵循不同的运动规律,在1956年的时候,李政道和杨振宁在深入研究后发现,这两个粒子是完全相同的一种粒子,它们被称为是k介子,但是在弱相互作用力下,它们的运动规律是完全不同的,就如同我们照镜子一样,镜子中的动作和镜子外面的动作是不一样的,如果说宇称守恒,即使镜像世界跟真实世界同等合理,那么co-60放出的电子就应该朝向四面八方的概率都相同,没有一个优势的方向,但实际上,这些电子大部分都集中在跟磁场相同的方向,这破坏了宇称守恒。
宇称不守恒有囊括了分子、原子和基本粒子物理的一个基本实际意义,宇称不守恒并不是一个局部性的理论发展,他影响了整个物理学界的发展,对称性在20世纪物理学中很重要,特别是对相对论在时空对称方面取得了巨大的成就,而且在量子力学中也有很重要的意义,不过这里需要注意的是,宇称不守恒定律只在弱相互作用下起作用,目前科学家在宇宙中发现了四大基本作用力,它们分别是引力、电磁力、强相互作用力、弱相互作用力,相信大家对引力都很熟悉,而电磁力也比较了解,而强相互作用力和弱相互作用力很多人都会混淆,其实把原子核黏在一起的就是强相互作用力,原子核发生衰变的就是弱相互作用力。
宇称不守恒的发现整碎了人类对上帝绝对对称的信念,迫使人类重新思考对称的问题,这一转向导致了后来很多深刻的发现,除了这个理论之外,他还提出了相变理论、发现玻色子多体问题、提出了非对角长程序,提出时间反演、电荷共轭和宇称三种分立对称性,在人类科学发展的道路上,起到了非常重要的作用,所以杨振宁教授可以说是中国最伟大的科学家之一了,那么他能够比肩爱因斯坦吗?爱因斯坦被称为是近代人类科学最伟大的科学家,目前也只有他能够和牛顿相媲美,相信很多人对牛顿都非常了解,在我们上小学的时候,就已经知道牛顿了,牛顿的出现给人类打开了宇宙的大门,让人类知道了天体基本的运动规律。
而爱因斯坦出现以后,给人类探索宇宙指明了方向,目前人类探索宇宙基本上都是按照爱因斯坦的思路去进行的,1905年被称为是爱因斯坦奇迹年,在这一年内,他发表了四篇论文,提出了四个突破性理论,撼动了整个世界,在1905年的6月,他发表了一篇关于光电效应的论文,证明了当光线照射在不同的金属上,会发射出电子,这一理论奠定了量子力学的基础,解开了原子的奥秘,在1922年的时候,爱因斯坦凭借光电效应获得了诺贝尔物理学奖,时隔1个月,他有发表了布朗运动的论文,为流体中粒子的随机运动提供了一个公式,在同年9月份,著名的侠义相对论问世,在11月份,他在侠义相对论的基础上推导出了e=mc^2,解释了物质的能力和质量的关系。
侠义相对论的核心是同时性的相对性,说的是两个事件,在同一个参考系下看是同时发生的,那么在其他参考下就可能不是同时发生的,事件的时空本身就是相对的,这是和牛顿完全不同的时空观,牛顿对于时空的理解是绝对的,他认为时间、空间、参照物都是绝对的,它们之间没有任何联系,按照牛顿的理解,我们能够理解为静止安放在不同惯性系中的钟表,对同一运动过程的计时结构都是一样的,而爱因斯坦打破了牛顿的观点,相比于侠义相对论,爱因斯坦的广义相对论奠定了他在科学界的地位,爱因斯坦曾经说过,如果我不提出侠义相对论,5年以后也会提出侠义相对论,如果我不提出广义相对论,50年内都不会有人提出。
广义相对论的核心就是时空弯曲,爱因斯坦认为,任何有质量的物体都会对周围时空造成弯曲,同时,任何物体都沿着时空里的最短路线运动,这里需要注意的是时空最短路线,而不是空间最短路线,广义相对论提出了时空弯曲诠释了引力的本质,强调了引力其实并不存在,引力只是时空弯曲的表象而已,这个理论打破了牛顿对引力的传统认知,牛顿的万有引力定律解释了天体运动的规律,而且指出了木星、土星的卫星围绕行星也有同样的运动规律,他认为月球除了受到地球引力的作用之外,还受到太阳的引力,从而解释了月球运动中发现二均差,根据牛顿的万有引力的定律,科学家们成功发现了海王星,牛顿的万有引力认为,时空是平直的,不管距离有多远,引力的作用都是瞬间完成的。
不过牛顿的万有引力定律存在一定的缺陷,几乎所有的天体运动都属于万有引力定律,利用万有引力的公式计算,水星的公转周期在100年内会有50秒的误差,虽然这个误差不是很大,但这也意味着万有引力存在漏洞,但是爱因斯坦的广义相对论完美的解释了水星进动的问题,在1919年的日全食,科学家分别在不同的地方进行了观测,最终得出的结果和爱因斯坦预测的是一样的,不过当时爱因斯坦提出相对论之后,很多科学家都持着怀疑的状态,不过经过100多年的验证,爱因斯坦的相对论和量子力学已经成为了人类物理学的两大支柱。爱因斯坦的广义相对论在天体物理学中有着非常重要的作用。
比如说它预言了某种大质量恒星终结后,会形成时空极度扭曲以至于所有物质都无法逸出的区域,比如说黑洞,黑洞是宇宙中最为神秘的天体,它能够吞噬任何物质,连光都无法逃离黑洞的引力,目前科学家也在积极的研究当中,爱因斯坦的广义相对论理论应用于整个宇宙当中,开创了相对论宇宙学的研究领域,爱因斯坦的伟大不仅仅在于他以一己之力推翻了牛顿的理论,而且还预言了宇宙中很多的现象,比如说引力红移、引力时间膨胀效应、引力波、都被证实了,根据爱因斯坦的引力时间膨胀效应我们能够知道,时间的快慢受到引力的影响。当时间经过巨大引力天体附近时,就会变慢,比如说黑洞附近,时间就会变得很慢。
假如说你从地球出发,在黑洞周围生活一年的时间,再回到地球之后,地球上可能已经过去了几万年的时间,除了引力之外,速度也能够影响时间的快慢,比如说钟慢效应,而且爱因斯坦对后世的影响也非常巨大,在1916年,爱因斯坦提出了光与物质相互作用理论,预言了激光的存在,在1960年的时候,科学家制造出了激光,在1924年爱因斯坦在手稿中以光子的统计力学为基础,预言了玻色-爱因斯坦凝聚态。1995年,沃夫冈·凯特利与埃里克·康奈尔以及卡尔·威曼首次获得了玻色-爱因斯坦凝聚态。直到今天为止,爱因斯坦的理论依然影响了科学界的发展,目前爱因斯坦的有些预言还没有被证实。
比如说虫洞、四维空间等等,爱因斯坦认为,在宇宙中应该存在一种能够穿越时空的隧道,这个时空隧道就是虫洞,如果我们能够进入虫洞,那么就能够从宇宙的这边快速的到达宇宙的另一边,目前虫洞有两种解释,一种是同一宇宙中,能够快速到达不同的区域,还有一种解释是连接着不同的平行宇宙,目前科学家也在积极的寻找平行宇宙,虽然现在人类还没有找到平行宇宙, 但是未来随着人类科技的进步,说不定人类能够找到平行宇宙,除此之外,爱因斯坦还提出了四维空间,爱因斯坦认为宇宙是有维度的。我们所生活的宇宙就是一个三维世界,它是有长、宽、高组成的,在三维世界中,时间只是一个虚拟的概念,但是在四维空间中,时间就是一座看得见摸得着的东西。
如果我们能够进入四维空间,那么我们就能够随意的改变时间轴,就像看电影一样,能够倒退和快进,不过目前科学家并没有在宇宙中发现四维空间,未来随着人类的科技,说不定人类能够找到其它维度的空间,虽然爱因斯坦和杨振宁都是人类科学上非常伟大的科学家,不过他们的物理成就各有各的区别,曾经杨振宁教授这样评价爱因斯坦:“20世纪物理学的三大贡献,分别是狭义相对论、广义相对论和量子力学,其中两个半都和爱因斯坦有关系”,作为过去1000年内最伟大的科学家之一,爱因斯坦确实配得上这样的评价。爱因斯坦是很多科学家的偶像,不过对于杨振宁和爱因斯坦谁的贡献最大?只能说各有各的作用吧,对于这个问题,大家有什么想说的吗?