杨振宁的规范场论究竟讲的什么，简单带你了解一下

规范场论提出的布景

1916年，爱因斯坦创立广义相对论之后，便一向收视反听想要完当作物理学的大一统，因为在广义相对论中引力场被描述为时空的弯曲，再加受骗时知道的根基彼此感化只有引力感化和电磁感化，所以他的方针是同一引力和电磁力这宇宙两鼎力。

在获得诺贝尔奖之后，爱因斯坦就曾说过“两种场（指引力场和电磁场）互相自力的存在不克不及令追求同一的心灵对劲”“我们寻找数学上的同一场论，此中引力场与电磁长只是统一个场的分歧分量。”

他在 1929 年颁发了《关于同一场论》的新论文，这篇论文试图在时空流形除了具有黎曼度规外还具有绝对平行性的前提下去获得引力和电磁力的同一理论。那时爱因斯坦本身对这篇论文颇为高傲,他在 1929 年 1 月 5 日曾写信给他的好友 M.贝索，认为引力与电磁感化的同一工作已经大功乐成。

然而环境并没有如爱因斯坦预料一般，引力与电磁力的同一并没有取得本色性的进展。后来，爱因斯坦转标的目的从卡鲁查-克莱因理论入手，可是都没有当作功。

爱因斯坦破费30年的时候在同一引力和电磁力上，最终却都以掉败了结。若是这三十年时候，爱因斯坦将精神破费在其他研究之上，那么对于物理学界的鞭策将会是几多庞大。

爱因斯坦之所以会掉败，是因为但爱因斯坦那个时辰，强力、弱力的概念还没有完美，弱彼此感化在 30 年月才有费米理论提出，把弱彼此感化看做是一种介入感化的四个粒子(如中子衰变中的中子、质子、电子和中微子)之间的点彼此感化，并且那时对于弱彼此感化的概念还十分恍惚。到了70年月，强彼此感化的概念才被正式提出。

所以因为时代的关系，爱因斯坦最终没有完当作这个方针。

到了 50 年月，杨振宁却没有执着于引力和电磁力的同一，而是想从弱彼此感化和电磁力入手，他们把电磁感化是由心猿意马域规范不变性所决议的不雅念，推广到不成对易的心猿意马域对称群。揭示出规范不变性可能是电磁感化和其他感化的配合素质，从而斥地了用规范道理来同一各类彼此感化的新路子。由此提出了杨·米尔斯理论，组成了现代规范场理论的根本。

规范场论事实是什么？

什么叫场论呢？

场论的概念发源于麦克斯韦的电磁场理论，麦克斯韦电磁场理论的焦点概念是“场”，在某种空间区域，此中具有必然性质的物体能对与之不相接触的近似物体施加一种力，这就是“场”。那么一个带电物体对其他带电物体施加一种力(吸引力或排斥力，取决于极性)。磁体四周有磁场。

因为受宏不雅场存在形式的影响（不涉及分子、原子、电子等内部布局或机制，麦克斯韦的时代物理研究还没有深切微不雅范畴）麦克斯韦电磁场理论对场的熟悉仍是恍惚的，逗留在“以场论场”阶段，电力线和磁力线所描述的只是电场和磁场的宏不雅性质，并没有说明场的性质和发源。

后来物理学家将它放在微不雅范畴之中，当一个电荷移动时，另一个电荷并不会立即感应到。第一个电荷会感应到一个反感化力，并获得动量，但第二个电荷则没有感应，直到第一个电荷移动的影响以光速传递到第二个电荷那边，并赐与其动量之后。那在第二个电荷移动前，动量就藏在场中。那么就这样就诠释了电磁场的存在。场的概念当作为整个现代物理的范式。

而杨振宁的规范场论简单的说，若是在任何时空点，我们允许相位变换是遵循对称性的变换，那这些无数分歧时空点的相位变换必需联系在一路，这工作必需有场来执行，这即是所谓的规范场。它是基于对称变换可以局部也可以全局地施行这一思惟的一类物理理论。

后来美国科学家格拉肖最早提出用规范场的方式，将电磁感化与弱感化同一到一个数学框架中，1968年温伯格、萨拉姆在格拉肖电弱同一模子的根本上成立了电弱同一的完美理论，后来，格拉肖在电弱同一理论的根本上，将量子电动力学、量子色动力学、费米点感化理论连系同一当作描述弱、电、强三种彼此感化的大一统理论。人们还将规范场论延展，当作功为电磁感化、弱彼此感化和强彼此感化及构成所有物质的根基粒子供给了一个同一的数学形式化架构——尺度模子。这套理论切确地表述了天然界的三种根基力的尝试展望，它是一个规范群为SU(3) × SU(2) × U(1)的规范场论。

以杨·米尔斯理论为根本的规范场论可以说是20宿世纪后半叶最伟大的物理成就之一，其当作功为量子电动力学、弱彼此感化和强彼此感化供给了一个同一的数学形式化架构——尺度模子，而尺度模子精确地预言了活着界各地尝试室中不雅察到的事实，其应用已经深切在物理学的其他分支中，诸如统计物理、凝集态物理和非线性系统等等。

可是杨·米尔斯理论也并非没出缺陷，因为规范理论中的传布子都是没有质量的，不然便不克不及连结规范不变。电磁规范场的感化传布子是光子，光子没有质量。可是，强彼此感化分歧于电磁力，引力和电磁力都属于长程力,强弱彼此感化都是短程力，短程力的传布粒子必然有质量，杨-米尔斯理论的量子必需质量为零以维持规范不变性。若是其感化粒子质量为零,则其感化是长程感化力。然而尝试上没有不雅察到长程力的的感化。

后来希格斯测验考试修补，希格斯机制是一种生当作质量的机制，可以或许使根基粒子获得质量。为什么费米子、W玻色子、Z玻色子具有质量，而光子、胶子的质量为零？希格斯机制可以诠释这问题。希格斯机制应用自觉对称性破缺来付与规范玻色子质量。

在所有可以付与规范玻色子质量，而同时又遵守规范理论的可能机制中，这是最简单的机制。按照希格斯机制，希格斯场遍布于宇宙，有些根基粒子因为与希格斯场之间彼此感化而获得质量。

希格斯机制

然而杨—米尔斯理论仍是没有变得完美，仍是存在着缺陷，出格是，被大大都物理学家所确认、而且在他们的对于“夸克”的不成见性的诠释中应用的“质量缺口”假设，从来没有获得一个数学上令人对劲的证实。该假设供给了电子为什么有质量的一种诠释。质量缺口假设的完全解决将供给严酷的理论证实，也将说明物理学家尚未完全理解的天然界的根基方面。此前物理学家只能不雅察到电子有质量，却无法诠释电子的质量从何而来。在这一问题上的进展需要在物理上和数学上两方面引进底子上的新不雅念。