最新榜单出炉啦世界顶级物理学家排名杨振宁入选实至名归

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二十世纪初,比利时企业家欧内斯特·索尔维用自己的真金白银创立了科学盛会“索尔维会议”,以后每3年举行一届。1927年,第五届索尔维会议在比利时布鲁塞尔召开了,这一张汇聚了物理学界智慧之脑的"明星照"其实是近些年来重新上色的全彩版本。

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图1.第五届索尔维会议

举办这个盛会的人,是比利时当时的化工实业家欧内斯特·索尔维,这老哥在当时堪称诺贝尔在世,不但有钱而且十分热衷于科学事业,只不过自己在科学上的天赋实在不高,所以只能掏钱办一些顶级科学家聚会,包吃包住还报销来回路费那种,尽自己所能让人类中的“最强大脑”们汇聚一堂,促进科学进步。

数十个涵盖了众多分支的物理学家都留下了他们的身影,爱因斯坦、玻尔更是照片中的灵魂人物,被称为是物理学的"全明星"合影。29位合影者当中有17位是诺贝尔奖得主,还有获得了两次的大神。

可以毫不夸张地说,这张科学全明星阵容中的每一个人,都足以影响整个人类历史的进程,如果不是他们的成就,可能人类至今还处在蒸汽机时代,更别提今天的汽车手机互联网时代了。

下面将按照时间先后以及科学影响力排序。人类有史以来最伟大的Top10位物理学家的排列顺序是带有主观性的,这个问题并没有确切的答案,因为科学家的贡献值不可能完全量化排序。

1.伽利略 (运动学、天文学)

意大利物理学家、天文学家和哲学家,近代实验科学的先驱者。其成就包括改进望远镜和其所带来的天文观测,以及支持哥白尼的日心说。当时,人们争相传颂:“哥伦布发现了新大陆,伽利略发现了新宇宙”。今天,史蒂芬·霍金说,“自然科学的诞生要归功于伽利略,他这方面的功劳大概无人能及。”

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2.牛顿 (经典力学、光学、微积分创始人)

牛顿(Sir Isaac NewtonFRS, 1643年1月4日--1727年3月31日)爵士,英国皇家学会会员,是一位英国物理学家、数学家、天文学家、自然哲学家和炼金术士。他在1687年发表的论文《自然哲学的数学原理》里,对万有引力和三大运动定律进行了描述。这些描述奠定了此后三个世纪里牛顿像(21张)物理世界的科学观点,并成为了现代工程学的基础。他通过论证开普勒行星运动定律与他的引力理论间的一致性,展示了地面物体与天体的运动都遵循着相同的自然定律;从而消除了对太阳中心说的最后一丝疑虑,并推动了科学革命。

在力学上,牛顿阐明了动量和角动量守恒之原理。在光学上,他发明了反射式望远镜,并基于对三棱镜将白光发散成可见光谱的观察,发展出了颜色理论。他还系统地表述了冷却定律,并研究了音速。在数学上,牛顿与戈特弗里德·莱布尼茨分享了发展出微积分学的荣誉。他也证明了广义二项式定理,提出了“牛顿法”以趋近函数的零点,并为幂级数的研究作出了贡献。在2005年,英国皇家学会进行了一场“谁是科学史上最有影响力的人”的民意调查,牛顿被认为比阿尔伯特·爱因斯坦更具影响力。

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3.爱因斯坦 (相对论、量子力学奠基人)

爱因斯坦(Albert Einstein,1879年3月14日-1955年4月18日),举世闻名的德裔美国科学家,现代物理学的开创者和奠基人。爱因斯坦1900年毕业于苏黎世工业大学,1909年开始在大学任教,1914年任威廉皇家物理研究所所长兼柏林大学教授。后因二战爆发移居美国,1940年入美国国籍。

  十九世纪末期是物理学的变革时期,爱因斯坦从实验事实出发,从新考查了物理学的基本概念,在理论上作出了根本性的突破。他的一些成就大大推动了天文学的发展。他的量子理论对天体物理学、特别是理论天体物理学都有很大的影响。理论天体物理学的第一个成熟的方面——恒星大气理论,就是在量子理论和辐射理论的基础上建立起来的。爱因斯坦的狭义相对论成功地揭示了能量与质量之间的关系,解决了长期存在的恒星能源来源的难题。近年来发现越来越多的高能物理现象,狭义相对论已成为解释这种现象的一种最基本的理论工具。其广义相对论也解决了一个天文学上多年的不解之谜,并推断出后来被验证了的光线弯曲现象,还成为后来许多天文概念的理论基础。

  爱因斯坦对天文学最大的贡献莫过于他的宇宙学理论。他创立了相对论宇宙学,建立了静态有限无边的自洽的动力学宇宙模型,并引进了宇宙学原理、弯曲空间等新概念,大大推动了现代天文学的发展。

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4.麦克斯韦 (经典电动力学、经典统计力学)

詹姆斯·克拉克·麦克斯韦,英国物理学家、数学家。麦克斯韦主要从事电磁理论、分子物理学、统计物理学、光学、力学、弹性理论方面的研究。尤其是他建立的电磁场理论,将电学、磁学、光学统一起来,是19世纪物理学发展的最光辉的成果,是科学史上最伟大的综合之一。他预言了电磁波的存在。这种理论遇见后来得到了充分的实验验证。他为物理学树起了一座丰碑。造福于人类的无线电技术,就是以电磁场理论为基础发展起来的。

麦克斯韦大约于1855年开始研究电磁学,在潜心研究了法拉第关于电磁学方面的新理论和思想之后,坚信法拉第的新理论包含着真理。于是他抱着给法拉第的理论“提供数学方法基础”的愿望,决心把法拉第的天才思想以清晰准确的数学形式表示出来。他在前人成就的基础上,对整个电磁现象作了系统、全面的研究,凭借他高深的数学造诣和丰富的想象力接连发表了电磁场理论的三篇论文:《论法拉第的力线》(1855年12月至1856年2月);《论物理的力线》(1861至1862年);《电磁场的动力学理论》(1864年12月8日)。

对前人和他自己的工作进行了综合概括,将电磁场理论用简洁、对称、完美数学形式表示出来,经后人整理和改写,成为经典电动力学主要基础的麦克斯韦方程组。据此,1865年他预言了电磁波的存在,电磁波只可能是横波,并计算了电磁波的传播速度等于光速,同时得出结论:光是电磁波的一种形式,揭示了光现象和电磁现象之间的联系。1888年德国物理学家赫兹用实验验证了电磁波的存在。 

麦克斯韦于1873年出版了科学名著《电磁理论》。系统、全面、完美地阐述了电磁场理论。这一理论成为经典物理学的重要支柱之一。在热力学与统计物理学方面麦克斯韦也作出了重要贡献,他是气体动理论的创始人之一。1859年他首次用统计规律得出麦克斯韦速度分布律,从而找到了由微观两求统计平均值的更确切的途径。1866年他给出了分子按速度的分布函数的新推导方法,这种方法是以分析正向和反向碰撞为基础的。他引入了驰豫时间的概念,发展了一般形式的输运理论,并把它应用于扩散、热传导和气体内摩擦过程。1867年引入了“统计力学”这个术语。麦克斯韦是运用数学工具分析物理问题和精确地表述科学思想的大师,他非常重视实验,由他负责建立起来的卡文迪什实验室,在他和以后几位主任的领导下,发展成为举世闻名的学术中心之一。

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5.玻尔 (量子力学奠基人)

玻尔(1885.10.07~1962.11.18),全名:尼尔斯·亨瑞克·戴维·玻尔(Niels Henrik David Bohr),丹麦人,是原子物理学的奠基人。他在研究量子运动时,提出了一整套新观点,建立了原子的量子论,首次打开了人类认识原子结构的大门,为近代物理研究开辟了道路。近代物理学大厦的基础-量子力学,是以玻尔为领袖的一代杰出物理学家集体才华的结晶。1922年诺贝尔物理学奖获得者。他是一位卓越的科学研究工作的领导和组织者,1921年创建了哥本哈根理论物理研究所,并逐渐在物理学界形成了举世闻名的“哥本哈根学派”。玻尔还是一位杰出的人道主义者和社会活动家,当法西斯注意在欧洲横行的时候,他曾帮助一大批德国和意大利学者免遭迫害。第二次世界大战中,为了反对法西斯,他参加研制原子弹。战后,他又是呼吁和平利用原子能的知名人士。

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6.普朗克 (量子力学奠基人)

马克斯·普朗克(1858年4月23日-1947年10月4日),德国物理学家,量子力学的创始人,二十世纪最重要的物理学家之一,因发现能量量子而对物理学的进展做出了重要贡献,并在1918年获得诺贝尔物理学奖。量子力学的发展被认为是20世纪最重要的科学发展,其重要性可以同爱因斯坦的相对论相媲美。

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7.狄拉克 (量子力学理论体系的完成者)

英国物理学家。1902年8月8日诞生在英格兰布里斯托尔。量子力学的创始人之一。狄拉克对物理学的主要贡献是发展了量子力学,提出了著名的狄拉克方程,并且从理论上预言了正电子的存在。狄拉克青年时代正好是原子物理学实验积累了大量材料、量子理论处于急剧变革的时代。

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8.薛定谔 (量子力学奠基人)

奥地利物理学家。概率波动力学的创始人。物理学方面,在德布罗意物质波理论的基础上,建立了波动力学。由他所建立的薛定谔方程是量子力学中描述微观粒子运动状态的基本定律,它在量子力学中的地位大致相似于牛顿运动定律在经典力学中的地位。 提出薛定谔猫思想实验,试图证明量子力学在宏观条件下的不完备性。亦研究有关热学的统计理论问题。在哲学上,确信主体与客体是不可分割的。主要著作有《波动力学四讲》《统计热力学》《生命是什么?——活细胞的物理面貌》等。

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9.海森堡(量子力学的创始人)

维尔纳·卡尔·海森堡(1901年12月5日-1976年2月1日),德国物理学家,量子力学的主要创始人,哥本哈根学派的代表人物,1932年诺贝尔物理学奖获得者。量子力学是整个科学史上最重要的成就之一,他的《量子论的物理学基础》是量子力学领域的一部经典著作。

海森堡是继爱因斯坦之后最有作为的科学家之一。与爱因斯坦受普朗克的量子理论的启发而提出了光量子假设一样,海森堡也是得益于爱因斯坦的相对论的思路而于1925年创立起了矩阵力学,并提出不确定性原理及矩阵理论。量子力学是人们研究微观世界必不可少的有力工具。由于对量子理论的新贡献,他于1932年获得了诺贝尔物理学奖。海森堡还完成了核反应堆理论。由于他取得的上述巨大成就,使他成了20世纪最重要的理论物理和原子物理学家。

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10.杨振宁(粒子物理学、统计力学和凝聚态物理)

杨振宁在粒子物理学、统计力学和凝聚态物理等领域作出里程碑性贡献。20世纪50年代和R.L.米尔斯合作提出非阿贝尔规范场理论;1956年和李政道合作提出弱相互作用中宇称不守恒定律;在粒子物理和统计物理方面做了大量开拓性工作,提出杨-巴克斯特方程,开辟量子可积系统和多体问题研究的新方向等。

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有些人可能知道,杨振宁与李政道在1957年获得了诺贝尔物理学奖,获奖原因是:宇称不守恒。可能很多人会认为这个理论就是杨振宁最大的成就了。

但事实上并非如此,这个成就在杨振宁一生的成就之中,几乎很难挤进前三。杨振宁一生在四个领域,提出了10多项极具开创性的科学成果。而在这么多的开创性成果中,最重要的是:杨-米尔斯理论,这里的"杨"就是指杨振宁,"米尔斯"是当时杨振宁带的研究生,除了杨-米尔斯理论之外,杨-巴斯特方程的成就也在宇称不守恒之上。

那么问题来了,杨-米尔斯理论到底有多厉害?随便举个例子让你感受一下,当初杨振宁提出了这个理论后,先后有5位科学家想要尝试用杨-米尔斯理论来解释四大基本作用力中的强力。由于诺奖一次最多只能给三个人,于是,诺奖委员会分两次把奖项颁给了这5位科学家。

以上还是在物理学界,在数学界,有一个著名的"千禧年七大数学难题",被公认为21世纪最需要解决的,任何人如果解决了其中之一,就可以获得100万美元的奖金,这也代表着数学界最高的荣誉。而这七个难题中,只有一个被解决,除此之外,剩余的6个当中,有一个问题是:杨-米尔斯规范场存在性与质量间隙。换句话说,这个理论也是数学家们要努力研究的前沿课题。

那这个杨-米尔斯理论到底是干啥用的呢?

大多数人都知道,牛顿提出了万有引力定律和力学三大定律,而麦克斯韦提出了麦克斯韦方程,爱因斯坦提出了著名的相对论,这些理论都是物理学大厦最底层的地基,是最重要的。

而与爱因斯坦同时代,许多科学家合力做出了量子力学,这也与前面的三大理论是一样的重要。在量子力学和相对论之后,理论物理学其实还继续发展了,科学家结合狭义相对论和量子力学,建构出了一个新的地基性理论,现在被称为:标准模型。

这是从基本粒子、场、作用力的角度来描述世界,而这个理论是距离我们现在最近的一座物理学高峰。可能说到这里,很多人还是比较陌生,不过没关系,我们都知道,物理学家经常拿“对撞机”来做实验,实际上研究和验证这个理论。

而这座高峰的奠基人也是有好几个,其中最重要的一个就是杨振宁,而他的杨-米尔斯理论就是标准模型的骨架理论,可以用来解释强力的机制,而宇称不守恒则在推动弱力的解释上提供了重要的帮助。

所以,你懂了吧?距离咱们最近的物理学高峰,不仅有中国人的身影,而且有好几个中国人,包括了杨振宁、李政道、丁肇中、吴健雄,更重要的是中国人还在其中发挥了极其重要的作用。

所以,杨振宁在整个物理学界的学术地位绝对是名垂青史的存在,不仅仅属于要上教科书的级别,还是在教科书的众多物理学家中的顶级。

我们再来看看其他的科学家是如何看待杨振宁的学术定位。在物理学界,有一位功勋卓著前苏联物理学朗道,他提出了一个"朗道尺度"来衡量科学家的成就。在这个朗道尺度当中,牛顿、麦克斯韦、爱因斯坦属于第零级,也就是说物理学史上最伟大的物理学家。仅次于第零级的第一级的物理学家,其中杨振宁就属于这个级别。

1993年,杨振宁获得富兰克林奖章,他的颁奖词是:“他的贡献,已经与牛顿、麦克斯韦、爱因斯坦的成就比肩,必将给未来带来不可估量的影响。”

为什么要拿杨振宁跟牛顿、爱因斯坦、麦克斯韦来比呢?因为他的贡献绝对不仅仅是在一个物理学领域的某一个分支上做了什么突出性研究,而是他开创了一个时代,成为了一代宗师,后人只能站在他们的理论基础上去做研究。