我的学习与研究经历.docx
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我的学习与研究经历
我的学习与研究经历
THEMYSTERIOUSUNIVERSEJamesJeams书的封面的照片
1905specialRelativity
1915GeneralRelativity
1925QuantumMechanics
Upto19thcentury:
MacroscopicPhysics
20thcentury:
MicroscopicPhysics
1938大学入学考试
准考证
a=v2/R
向量(vector)的重要性
*直觉(instinct)与书本知识冲突,是最好的学习机会。
必须抓住这种机会。
与吴大猷的合影
对称
群论
“(他)给了我一本ReviewsofModernPhysics(现代物理评论)。
叫我去研究其中一篇文章。
看看有什么心得。
这篇文章讨论的是分子光谱学和群论的关系。
我把这篇文章拿回家给父亲看。
他虽不是念物理的,却很了解群论。
他给了我狄克逊(Dickson)所写的一本小书,叫做ModernAlgebraicTheories(《近代代数理论》)。
狄克逊是我父亲在芝加哥大学的老师。
这本书写得非常合我的口味。
因为它很精简,没有废话,在二十页之间就把群论中“表示理论”非常美妙地完全讲清楚了。
我学到了群论的美妙,和它在物理中应用的深入,对我后来的工作有决定性的影响。
这个领域叫做对称原理。
我对对称原理发生兴趣实起源于那年吴先生的引导。
”
对称理论是我后来一生主要研究的领域,占了我研究工作的2/3。
一张照片
统计力学是我另外一个研究领域,占我研究工作的1/3。
黄昆、张守廉、杨振宁合影
“我们无休止地辩论着物理里面的种种题目。
记得有一次,我们所争论的题目是关于量子力学中‘测量’的准确意义。
这是哥本哈根(Copenhagen)学派的一个重大而微妙的贡献。
那天,从开始喝茶辩论到晚上回到昆华中学;关了电灯,上了床以后,辩论仍然没有停止。
我现在已经记不得那天晚上争论的确切细节了。
也不记得谁持什么观点。
但我清楚地记得我们三人最后都从床上爬起来,点亮了蜡烛,翻看海森堡(Heisenberg)的《量子理论的物理原理》来调解我们的辩论。
”
*和同学讨论是极好的深入学习的机会。
1945年夏经印度去美国,入芝加哥大学。
一张照片
“恩芮科.费米是二十世纪所有伟大的物理学家中最受尊敬和崇拜者之一。
他之所以受尊敬和崇拜,是因为他在理论物理和实验物理两方面的贡献,是因为在他领导下的工作为人类发现了强大的新能源,而更重要的是因为他的个性:
他永远可靠和可信任;他永远脚踏实地。
他的能力极强,却不滥用影响,也不哗众取宠,或巧语贬人。
我一直认为他是一个标准的儒家君子。
”
杨振宁和合影
推演法:
理论——现象
归纳法:
现象——理论
泰勒的新见解非常多,喜欢和人讨论,即使是不成熟的想法也常常与人讨论。
知之为知之
不知为不知
是知也
芝加哥大学物理系研究气氛浓厚。
每周有一个Colloquium几个Seminars
*注重新现象,新方法。
少注重书本上的知识。
C14dating
生命之最早起源
两种Meson
“中国的大学所教的课程往往是非常之深的。
有所谓‘四大力学’。
每一个大学物理系的学生都要花很长的时间去念这四门艰深的理论课。
‘四大力学’是不是重要的呢?
当然是重要的。
没有人能否认‘四大力学’是物理学的骨干。
不过,物理学不单只是骨干。
只有骨干的物理学是一个骷髅,不是活的。
物理学需要有骨头,还需要有血、有肉。
有骨头又有血肉的物理学,才是活的物理学。
”
1947年:
“Disillusioned”
二十个月的实验生活。
不成功!
理论方面:
Teller给了我几个题目。
都不合我的胃口。
*自己找理论题目:
1.IsingModel
2.Bethe'swork
3.GaugeInvariance
GaugeInvariance是1918年Weyl引进的观念,用到电磁学上。
有趣,但并无大用。
当时新实验发现了许多新粒子:
Λ,θ,τ等。
我想這些新粒子之間的力也許要用推廣的gaugeinvariance來研究。
3张手稿
2个公式
想法似有道理,但越算越複雜,只好放棄。
理論實驗兩方面都不成功,所以Disillusioned。
*研究生找题目感到沮丧是极普遍的现象。
•自己找理論題目:
4.核反應中之角分佈
對稱用數學語言來描述:
群論(GroupTheory)
李群(LieGroup)
1948年初寫了一短文。
Teller找我。
此文略加長就成了我的博士論文。
在芝加哥做研究生的2½年間,四個自己找的理論題目中只有第四個有發展。
杨振宁与邓稼先合影
邓稼先书的封面
1948-1949Instructor
1949-1966IAS
普林斯顿大学照片
•象牙之塔
•1929年股市風暴
Bamberger
AbrahamFlexner
•美國醫學院改革
•協和醫學院(PUMC)
•IAS
一张照片
AbrahamFlexner的自传Iremember
1933
Einstein
Weyl
vonNeumann
J.R.Oppenheimer(1904-1967)的照片
爱因斯坦与一个小孩的照片
•消息靈通
•各自找題目
各自找合作者
•核物理
•粒子物理
“1949年11月初的一天,在往返於普林斯頓大學對面的巴爾麥廣場與研究所之間的街車上,Luttinger(路丁格)偶爾和我談及Ising模型。
Luttinger說,BruriaKaufman(考夫曼)己經把昂薩格的方法簡化,因而他的解可以通過2n個一系列反對易厄米矩陣的表象(representation)而搞清楚。
我對這種表象了解得很多,因而很容易就掌握了昂薩格─考夫曼方法的要點。
一回到研究所,我就推導出昂─考解法的基本步驟,並為終於理解了昂薩格的解法而高興。
”
所以芝加哥時代自己找的第一個題目,Isingmodel,到此開花結果了。
*興趣→準備→結果
另一個(興趣→準備)工作是Chicago年代的第三個題目:
gaugeinvariance。
芝加哥以後的幾年,新粒子越來越多,所以我多次回到此想法,但都沒有成功。
1953-1954年我到BNL訪問一年。
同辦公室的一位年輕人叫RobertMills。
杨振宁与的合影
3个公式
加了後面兩項以後,越算越簡單。
我們知道我們挖到寶貝了,寫了一篇文章。
這篇文章後來被稱為Yang-Mills理論變成我一生最重要的工作。
芝加哥時代我自己找的第三個題目到此也開花結果了。
**有好想法,不輕易放棄
1955-1956
θ與τ謎
2个公式
(一)許多實驗証明θ與τ
•有幾乎相同質量(±½%)
•有幾乎相同壽命(±20%)
二者是同一粒子,有兩種衰變方式,一種→2π,一種→3π
(二)可是根據“物理定律中左右絕對對稱”(宇稱不守恆定律)
θ與τ不可能是同一粒子。
1955-1956年間θ與τ謎是物理學界最重要的大問題。
許多想法,許多建議都未能解決此問題。
杨振宁与李政道的合影
1956年夏我和李政道最後決定檢驗宇稱不守恆的根據。
做了兩三個星期的多種計算後發現:
(一)原來在所有過去的β衰變實驗中,並沒有任何宇稱絕對守恆的根據。
(二)我們從而提出了幾種新的實驗來測試在β衰變和其他類似作用中宇稱是否守恆。
吳健雄(1912-1997)的照片
仪器的照片
Wu
Ambler
Hayward
Hoppes
Hudson
所有弱相互作用中左右都不完全對稱。
杨振宁写的关于吴健雄的文章
*要解決基本問題
θ-τ謎不是芝加哥時代自己找的四個題目中的一個。
可是它與第四個題目有很多關係。
1961年開始我對一個新的領域─超導,發生興趣。
從而回到芝加哥時代自己找的第二個題目:
Bethe’sWork,有了新突破。
事後回顧一下,1947年在芝加哥雖然當時有disillusioned的感覺,可是自己找的四個題目後來都有極好的發展,只是當時沒有意識到。
*有好想法,不輕易放棄
Gauge理論和θ-τ謎都與對稱有關。
對稱在20世紀和21世紀物理學中越來越重要。
*能在一個領域開始時進入此領域是最幸運的。
我一生研究經歷中,有沒有大差錯,失去了機會呢?
當然有。
其中最重要是:
1970年代我對“對稱破缺”“(SymmetryBreaking)”注意不夠,所以失去了在此方面做出貢獻的機會。
我當時的工作轉向GaugeTheory(規範場)的數學結構方面。
1968-1969年間我教GeneralRelativity。
有一天在黑板上寫下
我去問J.Simons
和J.Simons討論的結果使我了解到
規範場→纖維叢
GaugeFieldTerminology
BundleTerminology
Gauge(orglobalgauge)
principalcoordinatebundle
Gaugetype
principalfiberbundle
Gaugepotential
connectiononaprincipalfiberbundle
S(Equation8)
transitionfunction
PhasefactorΦQP
paralleldisplacement
Fieldstrength
curvature
Source(electric)
?
Electromagnetism
connectiononaU1bundle
Isotopicspingaugefield
connectiononaSU2bundle
Dirac’smonopolequantization
classificationofU1bundleaccording
tofirstChernclass
Electromagnetismwithoutmonopole
connectiononatrivialU1bundle
Electromagnetismwithmonopole
connectiononanontrivialU1bundle
•引起數學界對規範場的廣泛興趣
•拓樸學在物理學中的重要
公式MAXWELL
公式陈省身
DifferentialGeometryintheLarge
我了解到物理世界的結構原來基于極美的極妙的數學觀念。
*基本結構原來都是極美的。
*興趣→準備→結果
*發現自己的興趣
*培養自己的興趣
*發展自己的興趣
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- 学习 研究 经历