Чжэньнин Ян

Чжэньнин Ян (англ. Chen-Ning Yang; кит. трад. 楊振寧, упр. 杨振宁, пиньинь Yáng Zhènníng; род. 1 октября 1922, Хэфэй, Аньхой, Китайская Республика) — американский и китайский физик-теоретик, один из крупнейших учёных в области статистической физики и физики элементарных частиц. Наиболее известен совместной с Ли Чжэндао (Цзундао Ли) разработкой теории несохранения чётности в слабых взаимодействиях, за что в 1957 году был удостоен Нобелевской премии по физике. Внёс фундаментальный вклад в калибровочную теорию поля, создав совместно с Робертом Миллсом теорию Янга — Миллса, которая легла в основу современной Стандартной модели физики элементарных частиц.

Биография

Ранние годы и образование

Чжэньнин Ян родился в семье преподавателя математики. Его отец, Ян Кэчуань (Yang Kechuan), был профессором математики, что оказало значительное влияние на раннее развитие сына. В 1938 году, после начала японо-китайской войны, семья переехала в Куньмин, где Ян поступил в Национальный юго-западный объединённый университет (Ляньда). В 1942 году он получил степень бакалавра, а в 1944 году — магистерскую степень под руководством профессора У Таю (Wu Dayou).

В 1945 году Ян выиграл стипендию для обучения в США и поступил в Чикагский университет. Его научным руководителем стал Эдвард Теллер, однако основное влияние на формирование научных интересов Яна оказал Энрико Ферми. В 1948 году Ян защитил докторскую диссертацию по теоретической физике.

Научная карьера

После получения докторской степени Ян остался в Чикагском университете в качестве ассистента, а затем перешёл в Институт перспективных исследований (IAS) в Принстоне, где работал с 1949 по 1965 год. В 1965 году он перешёл в Университет Стоуни-Брук (Нью-Йорк), где основал Институт теоретической физики и руководил им до выхода на пенсию в 1999 году.

В 1999 году Ян вернулся в Китай, где занял пост почётного профессора Университета Цинхуа в Пекине. Он активно участвовал в развитии китайской науки, в том числе в создании Национальной лаборатории физики высоких энергий.

Личная жизнь

Чжэньнин Ян был женат дважды. Первая жена — Ду Чжили (Du Zhili), с которой он прожил более 50 лет (умерла в 2003 году). В 2004 году, в возрасте 82 лет, Ян женился на 28-летней студентке Вэн Фань (Weng Fan), что вызвало широкий общественный резонанс в Китае.

Научные достижения

Несохранение чётности (1956)

В 1956 году совместно с Ли Чжэндао Ян выдвинул гипотезу о том, что закон сохранения чётности (P-симметрия) может нарушаться в слабых взаимодействиях. До этого считалось, что чётность сохраняется во всех фундаментальных взаимодействиях. Предложенные ими эксперименты были вскоре подтверждены группой Ву Цзяньсюн (Chien-Shiung Wu) в Колумбийском университете. За это открытие Ян и Ли были награждены Нобелевской премией по физике в 1957 году — всего через год после публикации теории, что является рекордно коротким сроком для Нобелевского комитета.

Теория Янга — Миллса (1954)

В 1954 году Ян совместно с Робертом Миллсом разработал неабелеву калибровочную теорию, описывающую взаимодействие полей с внутренними симметриями. Эта теория изначально была предложена для описания сильных взаимодействий, но впоследствии стала основой для построения Стандартной модели. Калибровочные бозоны (глюоны, W- и Z-бозоны) являются прямым следствием этой теории. За этот вклад Ян считается одним из основоположников современной калибровочной теории поля.

Статистическая физика

Ян внёс значительный вклад в статистическую физику. В частности, он разработал точное решение для двумерной модели Изинга (совместно с Ли Чжэндао) и исследовал свойства фазовых переходов в системе Бозе-газа. Его работы по теории сверхтекучести и сверхпроводимости остаются важными для современной физики конденсированного состояния.

Другие работы

Ян также известен работами в области:

• Теории рассеяния (формула Янга — Фельдмана);
• Теории струн (вклад в ранние этапы её развития);
• Квантовой теории поля (аксиоматический подход);
• Математической физики (теория представлений групп Ли).

Награды и признание

• Нобелевская премия по физике (1957) — совместно с Ли Чжэндао.
• Медаль Альберта Эйнштейна (1957) — за вклад в теоретическую физику.
• Национальная медаль науки США (1986) — за фундаментальные исследования.
• Премия Бенджамина Франклина (1993) — за достижения в физике.
• Премия Вольфа по физике (1994) — за вклад в калибровочную теорию поля.
• Медаль Маттеуччи (1995) — от Итальянской академии наук.
• Премия Марселя Гроссмана (2000) — за вклад в гравитационную физику.
• Орден Дружбы КНР (2004) — за заслуги перед китайской наукой.

Ян является членом Национальной академии наук США, Американского физического общества, Королевского общества Великобритании (иностранный член), Китайской академии наук и многих других научных организаций.

Влияние на науку

Теория Янга — Миллса считается одним из важнейших достижений физики XX века. Она легла в основу:

• Квантовой хромодинамики (сильное взаимодействие);
• Электрослабой теории (объединение слабого и электромагнитного взаимодействий);
• Стандартной модели — современной теории элементарных частиц.

Работы Яна по несохранению чётности изменили фундаментальные представления о симметрии в природе и стимулировали развитие экспериментальной физики высоких энергий.

Критика и споры

В 1950-х годах Ян и Ли Чжэндао совместно опубликовали ряд работ, однако после Нобелевской премии их научное сотрудничество прекратилось. Причины разрыва остаются предметом обсуждения: некоторые источники указывают на личные разногласия, другие — на споры о приоритете в открытии.

В Китае личная жизнь Яна (женитьба на молодой женщине в преклонном возрасте) вызвала неоднозначную реакцию, однако его научные заслуги остаются бесспорными.

Источники

• Yang, C. N. (1954). «Conservation of Isotopic Spin and Isotopic Gauge Invariance». Physical Review.
• Yang, C. N., Lee, T. D. (1956). «Question of Parity Conservation in Weak Interactions». Physical Review.
• Nobel Foundation. «The Nobel Prize in Physics 1957: Chen Ning Yang».
• Yang, C. N. (1999). Selected Papers 1945–1980. World Scientific.
• Институт теоретической физики Университета Стоуни-Брук. «Biography of Chen Ning Yang».
• Китайская академия наук. «Chen Ning Yang: A Life in Physics».