对称性与现代物理:杨振宁先生在物理学上的贡献

对称性与现代物理:杨振宁先生在物理学上的贡献

70分钟 ·
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这是一期特别节目,我和我的朋友老赵 @赵智沉 坐在一起,聊了聊现代物理学。当然确切来说,是老赵讲,我听。

起因是老赵在转发一篇关于杨振宁先生的文章《杨振宁先生的数学贡献》(载于「普林小虎队」公众号)的时候说:杨先生把物理学由场本位转向了对称本位,深刻改变了物理学家对「实在」的认知。

我要求老赵给我讲讲这是什么意思,然后就有了这期播客。

这不是一期很容易听懂的播客。如果你点开然后又迅速退出,我非常理解。如果你听得云里雾里,那也绝不是你的错。老赵已经在很努力地解释这个极为抽象的问题,我也在尽我所能地帮他廓清一些晦涩的地方。但这仍然可能是非常考验耐心的一期节目。甚至很可能是失败的。

如果你有一些物理或数学的专业背景会更容易听下去。

节目长度为一小时左右,下面是大纲。如果你觉得某些段落很难听下去,请直接跳过。

00:30 老赵的自我介绍。物理学的鄙视链。

04:17 杨振宁先生的贡献的概述。

06:00 从粒子到场:物理学发展中的一次立场转换。

10:40 光的电磁学本质。

12:12 麦克斯韦是如何理解粒子和场的关系的。

19:25 当你说场比粒子更本质的时候你是什么意思。

22:48 宇宙作为场的存在:随机的涨落。

24:25 从场到对称:物理学发展中的另一次立场转换。

25:26 第一个背景:大量基本粒子的涌现。

29:10 第二个背景:关于对称性的理解的深入,对称与守恒,诺特定理。

30:20 对称是什么意思。

31:38 李政道与毛泽东的对话。

34:20 宇称不守恒的奇特之处,三种离散对称。

37:45 全局对称与局域对称。

38:55 局域对称的例子:广义相对论。

41:00 局域对称的例子:电荷守恒与电势的局域对称。

41:49 局域对称的例子:量子电动力学里的波函数幅角自由度。

44:00 局域对称性对量子电动力学方程的约束。

45:24 杨-米尔斯框架的意义。

50:10 杨-米尔斯理论最初遇到的问题。

53:30 对称的视角和场的视角之间的关系,范式选择。

56:44 如果我是上帝,我如何创造宇宙。

01:00:20 如果我是上帝,我如何改造宇宙。

01:01:32 所有理论都是等效理论。

01:03:48 杨振宁对中国建设高能粒子对撞机的反对。

01:06:52 理论物理学的未来。

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Ryan-AI
Ryan-AI
2021.10.17
非常有趣的讨论,我为大家提供一些蹩脚的注脚吧,如果能帮助一些朋友理解就再好不过了。

整个讨论的核心论点是:杨-米尔斯方程(Yang-Mills equation)指出了“对称性”是一种“实在”,它比过往的粒子说、场说更加深刻、本质。

要理解这个论点,有几个难处:
1、什么是“实在”?
2、粒子说、场说、“对称性”分别是什么含义?
3、为什么“对称性“比过往的粒子说、场说更加深刻、本质?

整个播客在2、3这两点上讲得多,而1讲得少(虽然我跟木遥一样,是被1吸引来的)。

我从3的角度补充一个例子,或许能帮助一些朋友找到切入点。最早人们相信地心说,围绕地心说测量和预测行星的运动。在地心说下,我们在描述月亮、太阳的运动轨迹时,整个预测还是比较有效的。但是在描述其他行星的轨迹时,会发现描述的方程非常复杂,甚至根本没办法建模描述。而切换到日心说(1543哥白尼提出日心说)视角下,就发现行星轨迹的描述变得“简单”了(1609开普勒揭示行星在椭圆轨道上绕太阳公转),而透过这些简单的描述,我们进一步发现万有引力定律(1687年牛顿提出)。

回过头,我们可以把“粒子 → 场 → 对称性”这3个视角,类比从地心说到日心说的转变——并不是不能以地心描述世界,而是我们需要切换视角来应对更复杂的问题,这些问题在地心说下没法很好地解决。而往往随着视角的切换,我们可以发现一些隐藏的规律,比如地心、日心最终可以被包容在万有引力定律之下,我们则称之为“更加深刻、本质”。

那么回到问题1,什么是”实在“?如果我们撇去这里的上下文,单独来看这个问题,它在哲学上被归入本体论的讨论范围。老赵和木遥的讨论也只是在开头一笔带过了相关的讨论。从我的角度来看,目前整个讨论的展开还主要停留在认识论的层面,大体上可以把这里的”实在“理解为”更加深刻、本质“,或者”更加接近真理的理论“。

期待还有后续的讨论,能围绕“实在”本身作进一步的展开!
tanya
tanya
2021.10.07
我感觉我听懂了 但感觉又没懂
Freyaaf83:因为嘉宾主播的思考方式是英语语言叙述,重逻辑
虽然是年更,但长度确实堪比去年累计了哈哈哈哈
HD355849s
HD355849s
2021.10.07
😅
ainuannuan
ainuannuan
2021.10.05
07:47 哈哈哈,太污了。
rafael
rafael
2021.10.05
真·年更了
diupigugu
diupigugu
2021.12.27
01:00:43 弗诺•文奇的“界区三部曲”
HD81488z
HD81488z
2021.10.06
一个呃呃呃呃呃呃呃一个一个一个呃呃呃呃呃呃
chumhum
chumhum
2021.10.05
打不开
harbourlight
harbourlight
2021.10.05
👍😘🤓
终于更新啦!
七个梦
七个梦
2021.10.05
年更
延迟更新
延迟更新
2024.5.25
广义相对论的局域对称性的部分有点问题,并不是指从外部看会看出不同(当然的确能看出不同),而是只从任意有限大小的尺度范围,而非从无限小空间范围看,能看出不同,也就是有效尺度上会有潮汐效应,由测地汇方程确定。

此外,最后的部分,理论上来说现在的有效理论实际上说的是只要能给出主丛结构的任何结构都可以给出现在标准模型这个有效理论,而主丛结构可以是纤维丛描述的,其实也可以是别的几何结构甚至非几何结构,弦论就是一种高维蜷缩得到这一结构的几何结构。
宋阿米
宋阿米
2023.9.10
03:42 说到理论物理的骄傲,想起Sheldon
Emma_Chow
Emma_Chow
2023.9.05
35:44 哈哈哈this is real world.宇宙有偏爱
孟获
孟获
2023.4.03
1:00:42 刘洋《勾股》
Mona2333
Mona2333
2022.1.02
嗷~太喜欢木遥的博客了
芒朵
芒朵
2021.11.26
语速再慢点就好了
Payber
Payber
2021.10.29
1:01:53 等效理论
ExCos
ExCos
2021.10.19
硬核科普听着大爽