杨振宁100岁了，诺奖都不算他的人生巅峰( 十 ) _杨振宁

杨振宁选择的守恒，是“同位旋守恒” 。
关于同位旋，有一个比方——同位旋就像一个标签，标记了电荷不同、但其他方面相同的粒子。想象一对同卵双胞胎兄弟，长得一模一样，只是哥哥穿着外套，弟弟没穿。一旦哥哥把外套脱掉，就无法区分他俩了。在“强相互作用”这种力上，质子和中子就像这样的双胞胎，只要去掉“电荷外衣”，从强相互作用的角度看不出这两种粒子有什么不同。可以说，某种意义上，中子和质子是同一种粒子的两种“量子状态” 。这种“量子状态”用数学描述出来，就是同位旋。
他怀着这种直觉，思考了许多年，运算过于复杂，所以他总是卡住。但过一阵子，他又忍不住再回去思考，又在同一个地方卡住。已经卡了至少7年。
1953年夏天，杨振宁去纽约长岛上的布鲁克海文实验室待一段时间，和他共用一间办公室的，是个还在读博的研究生罗伯特·米尔斯（Robert Mills）。

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罗伯特·米尔斯｜Peter A. Frisch/wikipedia
杨振宁开始和米尔斯讨论很多物理问题，包括他曾经做过的一些失败的尝试。在某一次讨论里，他们忽然想到一个数学方法，可以解决计算后期产生的一大堆复杂的二次项和三次项。
这就是“杨-米尔斯方程”的诞生。它相当于经典力学里的牛顿方程组，电磁学里的麦克斯韦方程组。
粒子物理学家克莉丝汀·萨顿（Christine Sutton）这么描述杨振宁与米尔斯的相遇——“就像一次罕见的行星排列，短暂地同处于同一个时空。这一场并存诞生了一个方程，这个方程将是物理学圣杯‘万物之理（A theory of everything）’的基石。……他俩很快分头踏上不同的道路，但杨-米尔斯方程确保了他们的名字从此不再分离。”
杨-米尔斯理论实在太超前了，以至于一开始只被其他物理学家们认为是一个美丽但无用的数学游戏。比如说，理论里预测了一种有电荷但没有质量的粒子，但这样的粒子怎么可能存在呢？1954年2月，杨振宁回普林斯顿高等研究院报告这个新理论时，台下唯一感兴趣的，是毒舌的泡利。
泡利其实做过和杨振宁几乎同样的尝试，但他也遇到了同样的问题，零质量的场粒子。所以泡利就直接问了，“这个场粒子的质量是什么？”
杨振宁说，我们研究过，但太复杂了，还没有得到确切的结论。
泡利严厉地说，“这是个不成理由的托辞。”
杨振宁不知如何是好，干脆不再说话，坐了下来。
还是奥本海默出来打圆场，说让杨接着讲下去吧。
那天泡利没再提问，但他第二天给杨振宁送了张便条——
“亲爱的杨：很抱歉，你在会上的说法，使我无法再跟你讨论。祝好。诚挚的泡利。2月24日”

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严厉的泡利｜wikimedia commons
杨振宁后来纠结了很久要不要发表这个理论，最终还是决定发表，因为理论本身实在非常漂亮。
于是，就有了杨振宁和米尔斯共同发表的两篇经典论文，《同位旋守恒和同位旋规范不变性》和《同位旋守恒和一个推广的规范不变性》。
物理学家徐一鸿在《可畏的对称》里写，“杨振宁和米尔斯的的论文并不是为了解释过去得不到解释的现象,而是为完全对称的上帝献上的赞歌。这篇论文好像是说，‘看，这里是人类思维所能梦想的最美的理论。如果自然在她的设计中不选用这个理论，物理学家就只能对自然失望了。’”
结果证明，大自然没有令物理学家们失望。杨-米尔斯理论是一个极其有用的工具。1983年找到的重光子，证明杨-米尔斯方程不但是个漂亮的理论，更符合实验结果。甚至后来的许多个诺贝尔物理学奖，都是在杨-米尔斯理论的框架内做出的——

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