科学知识,他毕竟有啥样伟大成就

核心提示:量子通信是什么?引力波是什么?生物钟又是什么?这些艰深的理科名词,估计念出来就能让不少文科生头皮发麻,更不用说去理解了。怎样才能让所有人都在短时间里简略的明白这些深奥的理科知识呢?网友Sheldon的科学漫画解决了这个难题。

杨振宁最伟大的成就当属和李政道博士首先提出“宇称不守恒定律”而荣获1957年诺贝尔物理学奖。这不仅是中国人首次荣膺诺贝尔奖,而且还是诺奖截止1966年前首次“未获诺奖提名"便荣膺诺奖者。值得一提的是,杨振宁还是当年美籍知名学者访华第一人,为推动中美关系和中美科技文化事业的交流作出了巨大贡献。

Sheldon笔下的宇称守恒,是以拧螺丝的画面开场的

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量子通信是什么?引力波是什么?生物钟又是什么?这些艰深的理科名词,估计念出来就能让不少文科生头皮发麻,更不用说去理解了。怎样才能让所有人都在短时间里简略的明白这些深奥的理科知识呢?网友Sheldon的科学漫画解决了这个难题。在Sheldon的笔下,生命、宇宙及一切问题的答案,都可以拟人成漫画人物,用接地气的故事,给你讲述不再高冷的科学知识。

我们先聊聊让杨振宁奠定江湖地位的宇称不守恒定律,这是相对于宇称守恒在弱相互作用中不成立而推论宇称守恒不成立。1928年美国物理学家理察·T·考克斯观察到β衰变中宇称的不守恒性。1956年6月杨振宁和李政道在《物理评论》上共同发表《弱相互作用中的宇称守恒质疑》的论文,认为基本粒子弱相互作用内存在“不守恒”,θ和τ是两种完全相同的粒子。

宇称是个啥?拧个螺丝再说

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挑一个大家熟悉的理论来举个例子,理论物理学中的宇称守恒。Sheldon笔下的宇称守恒,是以拧螺丝的画面开场的。一只蠢萌的山魈怎么都没办法将一只左旋的螺丝往右旋的螺孔里拧,于是只得向Sheldon求助。Sheldon顺利拧紧了螺丝,接着向山魈讲起了诺奖拧螺丝的故事:在大自然中,很多东西像螺丝一样,需要区分左右手,这叫做手征性。在基本粒子也一样。它们既会转又会跑,因此也能区分左右手。物理学家曾经认为,尽管基本粒子能区分左右手,但大自然对左右手粒子应该是一视同仁,不像对待DNA那样有偏心眼。这在生活中对应的是镜像对称性。在物理学里,镜像的对应词汇便是宇称。

1957年1月,吴健雄与安布勒、海沃德、霍普斯等科学家从钴60的衰变的实验证实了上述推测。她用两套装置中的钴60互为镜像,一套装置中的钴60原子核自旋方向转向左旋,另一套装置中的钴60原子核自旋方向转向右旋,结果发现在极低温(绝对零度以上0.01K)下放射出来的电子数有很大差异,实验结果推翻了物理学上数十年不变的宇称守恒定律。这一实验现象被公布后,1957年10月,杨振宁和李政道便获得了诺贝尔物理学奖。

于是,物理学家曾经天真地以为,所有物理过程都是镜像对称的,直到60年前,当时的两个年轻中国人李政道和杨振宁出手了。那个时候,人们已经知道,宇宙中存在四种基本相互作用。引力和电磁相互作用,都是镜像对称的。于是,大家普遍认为,强相互作用和弱相互作用,也是镜像对称的。

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然而,李政道和杨振宁发现,尽管人人都这么说,但从来没有一个物理实验,能够证明弱相互作用是镜像对称的。并且,当时有一种粒子,在参与弱相互作用时,行为非常诡异,似乎预示着镜像不再对称了。

杨振宁在诺奖的获奖致辞中表示:“对称原理之一,即左右对称,是与人类文明一样古老的观念。自然界是否具有这样一种对称性,过去的哲学家们一直争论不休。……然而,物理定律过去却一直显示出左右之间的完全对称性。”

于是,他们在1956年时大胆地提出,弱相互作用可能不对称。他们推荐了几个实验方案,建议大家赶紧做实验研究一下。最终,同样来自中国的物理学家吴健雄成功验证,弱相互作用真的不对称。李政道和杨振宁因此赢得了1957年的诺贝尔物理学奖。

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网友:原来物理也可以这样有趣

杨振宁,1922年出生于安徽省合肥县。中国理论物理学家,他在统计力学和粒子物理学等领域有突出成就,在物理学界影响力极大。1949年杨振宁进入普林斯顿高等研究院进行博士后工作。并和李政道一起进行了长达十多年的合作。

这一篇名为《杨振宁和李政道是如何获得诺贝尔奖的》的推送,Sheldon发表在了自己的同名微信公众号中。网友们被生动幽默的漫画给逗得直乐。画面里,不仅有拟人状态的螺丝和分子,还有这些流传至今的故事中让人津津乐道的小八卦。如宇称守恒的发现过程中,物理学家费曼还跟人打了个赌,赌50美元,认为镜像不可能不对称。事实的结果是,费曼心服口服地输了50美元。此外,故事的叙述里还加入了杨振宁求学初期的轶事,哪里有杨振宁,哪里就有爆炸,网友们纷纷表示,原来物理也可以这样有趣。

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其实,记者列举的这一篇作品,只是Sheldon的微信公众号中推送的多篇科普漫画中的一篇。Sheldon的选题也远不止物理领域。内裤能和袜子一起洗吗?吸烟过多会导致肺癌?这样更贴近生活,更有话题性的作品,也是他取材科普的内容。网友们拿出了追剧的劲头,一个劲儿地催着Sheldon更新作品,希望能够看到更多的科学漫画佳作。

1966年后,杨振宁长期执教于纽约州立大学石溪分校,创办并主持了该校的理论物理研究所。1965年杨振宁当选美国科学院院士,1993年当选英国皇家学会会员,2017年当选中国中国科学院院士。

Sheldon:用漫画讲述生命、宇宙以及一切的答案

1954年,杨振宁和米尔斯共同创建了“杨-米尔斯规范场论”,是研究凝聚原子核的力的精深理论。1967年和1972年,杨振宁和罗德尼·巴克斯特分别创建了量子杨一巴克斯特方程,这也让量子可积模型方面的研究取得突出进展。尤其是弗拉基米尔·德林费尔德所建立的Yangian和量子群理论对物理中的量子完全可积模型的对称性研究提供了强有力的数学工具。

昨天,扬子晚报记者联系上了漫画作者Sheldon。他是浙江大学理论物理学博士,中国科普作家协会会员,同时还是科学松鼠会的成员。Sheldon成立了同名科学漫画工作室,一心一意用漫画形式向大众进行科学传播。Sheldon告诉记者,工作室目前的规模约为10人,他自己包揽了选题策划、科学调研、脚本编写等内容,其余的同事都专门负责美术制作。

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在开设工作室之前,Sheldon有过多年的科学传播经历,我发现许多有趣的科学故事已经触及了文字和语言表现能力的天花板。什么叫量子计算?什么叫时空弯曲?什么叫宇称不守恒?仅凭文字描述,就算经过专业训练的科学家也很难迅速理解这些主题。在这个时候,我特别希望自己能像原始人那样,把自己听到的、看到的、想到的以及凭空想象的故事、道理、现象和原理,用图画表现出来。

目前经过上述系统性发展,杨-巴克斯特方程在统计模型、量子多体问题、量子可积模型和纽结理论等领域中扮演着至关重要的角色。

公众号成立一年多以来,Sheldon和团队已经制作了70多集科学漫画,涵盖了理论物理学、量子通信、量子计算、医学健康、动植物保护以及人工智能等多个主题,并在各个社交平台产生了数千万阅读量和数百万的订阅。我们会不断尝试,用漫画故事讲述生命、宇宙以及一切的答案。

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