紐約大學凝聚態博士後

⑴ 楊振寧的資料

楊振寧，1922年10月1日出生於安徽合肥，世界著名物理學家，現任香港中文大學講座教授、清華大學教授、美國紐約州立大學石溪分校榮休教授、中國科學院院士、美國國家科學院院士、台灣「中央研究院」院士、俄羅斯科學院院士、英國皇家學會會員，1957年獲諾貝爾物理學獎。

是中美關系松動後回中國探訪的第一位華裔科學家，積極推動中美文化交流和中美人民的互相了解；在促進中美兩國建交、中美人才交流和科技合作等方面，做出了重大貢獻。

1942年，畢業於西南聯合大學；1944年，獲清華大學碩士學位；1945年，獲穆藕初獎學金，赴美留學；1948年，獲芝加哥大學哲學博士學位，任芝加哥大學講師、普林斯頓高等研究院研究員；1955年，任美國普林斯頓高等學術研究所教授。

1966年，任美國紐約州立大學石溪分校教授兼物理研究所所長；1986年，任香港中文大學博文講座教授；1998年，任清華大學教授；2017年，恢復中華人民共和國國籍；2018年，任西湖大學校董會名譽主席。

楊振寧在粒子物理學、統計力學和凝聚態物理等領域作出了里程碑性的貢獻。20世紀50年代和R.L.米爾斯合作提出非阿貝爾規范場理論；1956年和李政道合作提出弱相互作用中宇稱不守恆定律。

在粒子物理和統計物理方面做了大量開拓性工作，提出楊－巴克斯特方程，開辟了量子可積系統和多體問題研究的新方向等。此外，楊振寧推動了香港中文大學數學科學研究所、清華大學高等研究中心、南開大學理論物理研究室和中山大學高等學術研究中心的成立。

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榮譽稱號

1958年，當選台灣「中央研究院」院士。

1965年，當選美國國家科學院院士。

1993年，當選英國皇家學會會員。

1994年，當選為中國科學院外籍院士。

1996年，獲清華大學、上海交通大學兩所大學頒授榮譽博士學位。

1997年，獲頒香港中文大學榮譽理學博士學位。

1999年，被紐約州立大學石溪分校授予一等榮譽博士學位。

2015年3月，被台灣大學授予名譽理學博士學位。

2015年3月，被澳門大學授予2014年度榮譽博士學位。

2017年2月，已放棄外國國籍成為中國公民的中國科學院外籍院士楊振寧教授正式轉為中國科學院院士。

此外，楊振寧還獲得俄羅斯科學院院士、教廷宗座科學院（羅馬教皇學院）院士以及巴西科學院、委內瑞拉科學院和西班牙皇家科學院等多個歐洲和拉丁美洲科學院的院士榮銜，以及多家大學的榮譽博士學位。

⑵ 楊振寧簡介

姓名：楊振寧
性別：男
出生年月：1922年10月1日
籍貫：安徽合肥
學歷：博士後

楊振寧是1922年10月1日生於安徽合肥（後來他的出生日期在1945年的出國護照上誤寫成了1922年9月22日）。他出生不滿周歲，父親楊武之考取公費留美生而出國了。4歲時，母親開始教他認方塊字，1年多的時間教了他3千個字。楊振寧在60歲時匾淥擔?現在我所有認得的字加起來，估計不超過那個數目的2倍。"

1928年楊振寧6歲的時候，父親從美國回來，一見面就問他念過書沒有？他說念過了。念過什麼書？念過《龍文鞭影》。叫他背，他就都背出來了。楊振寧回憶道："父親接著問我書上講的是什麼意思，我完全不能解釋。不過，我記得他還是獎了我一支鋼筆，那是我從來沒有見過的東西。"

楊振寧讀小學時，數學和語文成績都很好。中學還沒有畢業，就考入了西南聯大，那是在1938年，他才16歲。1942年，20歲的楊振寧大學畢業，旋即進入西南聯大的研究院。兩年後，他以優異成績獲得了碩士學位，並考上了公費留美生，於1945年赴美進芝加哥大學，1948年獲博士學位。

1949年，楊振寧進入普林斯頓高等研究院做博士後，開始同李政道合作進行粒子物理的研究工作，其間遇到許多令人迷惑的現象和不能解決的問題。他們大膽懷疑，小心求證，最終推翻了宇稱守恆律，使迷惑消失，問題解決。楊振寧在1957年諾貝爾演講中這樣說道："那時候，物理學家發現他們所處的情況就好象一個人在一間黑屋子裡摸索出路一樣。他知道在某個方向上，必定有一個能使他脫離困境的門。然而究竟在哪個方向呢？"原來，那個方向就是宇稱守恆定律不適用於弱相互作用。"

楊振寧對物理學的貢獻范圍很廣，包括粒子物理學、統計力學和凝聚態物理學等。除了同李政道一起發現宇稱不守恆之外，楊振寧還率先與米爾斯（R.L.Mills）提出了"楊-米爾斯規范場"，與巴克斯特（R.Baxter）創立了"楊-巴克斯方程"。美國物理學家、諾貝爾獎獲得者賽格瑞（E.Segre）推崇楊振寧是"全世界幾十年來可以算為全才的三個理論物理學家之一"。

楊振寧謹記父親楊武之的遺訓："有生應記國恩隆"。他在1971年夏，是美國科學家中率先訪華的。他說："作為一名中國血統的美國科學家，我有責任幫助這兩個與我休戚相關的國家建立起一座了解和友誼的橋梁。我也感覺到，在中國科技發展的道途中，我應該貢獻一些力量。"

楊振寧是這樣說，也是這樣做的。20多年來，他頻繁穿梭往來於中美之間，做了許多卓有成效的學術聯系工作。他寫過這樣兩句詩："雲水風雷變幻急，物競天存爭朝夕。"

⑶ 物理學家揭開一個謎團：玻璃為什麼會存在

幾十年來，科學家們一直希望能找到，或創造出一種「理想玻璃」，一種有助於解釋這種神秘的非晶態固體性質的完美標本。

2008年，米格爾·拉莫斯(Miguel Ramos)在報紙上讀到，在距離他居住的馬德里幾個小時車程的地方發現了一塊1.1億年前的琥珀，上面有原始的中生代昆蟲。作為一名專門研究玻璃的物理學家，拉莫斯多年來一直想要得到古老的琥珀。他聯系了在該地點工作的古生物學家，他們邀請他前去參觀。

「他們向我提供了對他們不需要的清晰樣本，」他說。「琥珀里並沒有什麼有趣的昆蟲或其東西…。但是，它們對我來說卻是完美的。」。

在接下來的幾年裡，拉莫斯斷斷續續地從事古代玻璃的測量工作。他希望，經過如此長時間的老化之後，這種樹膠化石可以接近一種被稱為理想玻璃的物質的假想形式。

長期以來，物理學家一直夢想著這種完美的非晶態固體。他們渴望理想的玻璃，不是因為它本身（盡管它有獨特、非常有用的特性），而是因為它的存在將解開一個深奧的謎。每扇窗戶、每一面鏡子、每一塊塑料、每一塊硬糖，甚至每一個細胞的細胞質，都構成了一個謎。從技術上講，所有這些材料都是玻璃，因為玻璃是固體和剛性的，但由無序分子構成，就像液體中的分子一樣。玻璃是一種懸浮的液體，一種分子奇怪地不能流動的液體。理想的玻璃，如果它存在，將會告訴我們為什麼。

不方便的是，理想的玻璃需要很長時間才能形成，在整個宇宙 歷史 中可能都沒有形成。物理學家只能尋找間接證據，去證明，如果給與無限的時間，情況就會如此。拉莫斯是馬德里自治大學的實驗物理學家，他希望經過1.1億年的老化，西班牙的琥珀可能已經開始展現出完美的光芒。如果是這樣，他就能知道普通玻璃中的分子在看起來什麼都不做的情況下，到底在做什麼。

拉莫斯對琥珀的測量，是人們對理想玻璃興趣激增的一部分。在過去的幾年裡，製造玻璃和在電腦上模擬玻璃的新方法取得了意想不到的進展。在過去的幾年裡，新的玻璃製造方法和計算機模擬方法帶來了意想不到的進展。關於理想玻璃的性質及其與普通玻璃的聯系，出現了一些重要的線索。而這些研究為理想玻璃態存在的假設提供了新的支持。

當你冷卻一種液體時，它不是結晶就是硬化成玻璃。這兩種情況中的哪一種取決於過程的實質和微妙之處，這是玻璃吹制工經過幾千年的反復試驗才學會的。 對於他們而言，避免結晶是一種黑暗的藝術。

這兩種情況差別很大。

結晶是一個戲劇性的轉變，從分子無序和自由流動的液相，到分子以一種有規律的、重復的模式被鎖住的結晶相。例如，水在0攝氏度時凍結成冰，因為在這個溫度下，水分子停止晃動，剛好能感受到彼此的力量，並陷入緊鎖狀態。

其他液體在冷卻時更容易變成玻璃。例如，二氧化硅（窗戶玻璃）開始時是遠高於1000攝氏度的熔融液體；當它冷卻時，其無序的分子會輕微收縮，擠得更近，這使得液體變得越來越粘稠。最終，分子完全停止運動。在這個漸變的玻璃化轉變中，分子不會重組。它們只是慢慢地停下來。

冷卻液變硬的確切原因尚不清楚。如果玻璃中的分子只是因為太冷而不能流動，那麼，應該仍然有可能將它們擠壓成新的排列方式。但是，玻璃不會被壓扁，盡管看起來和液體中的分子一樣，但其雜亂的分子確實是剛性的。劍橋大學玻璃理論家卡米爾·斯卡利特（Camille Scalliet）解釋道：「液體和玻璃具有相同的結構，但行為不同。關鍵是要理解這一點。」

1948年，一位名叫沃爾特·考茲曼（Walter Kauzmann）的年輕化學家發現了所謂的熵危機（entropy crisis），這是一個如同玻璃般的悖論。後來，研究人員意識到，理想的玻璃似乎可以解決這個似是而非的問題。

考茲曼知道，冷卻液體的速度越慢，就越能在它轉變成玻璃之前冷卻它。而較慢形成的玻璃最終密度會更大、更穩定。因為它的分子需要更長的時間來移動（在液體仍然粘稠的情況下），並找到更緊密、能量更低的排列。測量結果表明，相對於較慢形成的玻璃，其熵或無序程度也相應降低 —— 分子以同樣低能量排列的方式減少了。

根據這一趨勢，考茲曼意識到，如果冷卻液體的速度足夠慢，那麼在它完全硬化之前，就可以一直冷卻到現在被稱為「考茲曼溫度」的溫度。在那樣的溫度下，得到的玻璃的熵將和晶體的熵一樣低。但晶體是整齊有序的結構。而玻璃，按照定義是無序的，怎麼能擁有同樣的秩序呢？

普通的玻璃是做不到這一點的，這意味著在考茲曼溫度下一定會發生一些特殊的事情。如果一種液體在達到那個溫度後，達到理想的玻璃狀態，即分子密度最大的隨機堆積狀態，那麼危機就可以避免。這種狀態會表現出「長程非晶有序」，即每個分子都感覺並影響其他分子的位置，因此為了移動，它們必須作為一個整體移動。這一假想狀態隱藏的長程有序可以與晶體更明顯的有序性相媲美。威斯康辛大學麥迪遜分校的化學物理學家馬克·埃迪格（Mark Ediger）說，「這個發現就是人們認為應該存在理想玻璃的核心原因。」

根據朱利安·吉布斯（Julian Gibbs）和埃德蒙·迪馬齊奧（Edmund DiMarzio）於1958年首次提出的這一理論，理想玻璃是一種真實的物質相，類似於液相和晶體相。轉變到這個階段需要太長的時間，需要太慢的冷卻過程，所以科學家們從來沒有看到過。紐約大學的凝聚態物理學家丹尼爾·斯坦說，理想的玻璃態轉變被「掩蓋」了，因為液體變得「非常粘稠，所有東西都被阻擋住了」。

斯坦說：「這有點像在黑暗中透過玻璃看東西。我們找不到（理想的玻璃）也看不到。但從理論上講，我們可以試著為那裡的情況建立精確的模型。」

實驗帶來了意想不到的幫助。通過冷卻液體來形成理想的玻璃從來沒有任何希望，這是人類幾千年來一直使用的玻璃製造方法。為了防止液體在達到考茲曼溫度之前變硬，你必須非常緩慢地冷卻液體，甚至可能是無限緩慢地冷卻。但在2007年，威斯康星州的物理學家埃迪格開發了一種新的玻璃製造方法。他說：「我們想出了另一種方法來製造密度高、接近理想狀態的玻璃，這是一條完全不同的路線。」

埃迪格和他的團隊發現，他們可以創造出一種介於普通和理想之間的「超穩定玻璃」。他們使用了一種叫做氣相沉積的方法，將分子一個接一個地滴到表面上，就像玩俄羅斯方塊 游戲 一樣，讓每個分子在下一個分子下來之前，都能緊緊地貼在正在成型的玻璃上。最終得到的玻璃比人類 歷史 上所有的玻璃密度更大、更穩定、熵值更低。埃迪格說：「如果你提取一種液體，並在一百萬年的過程中將其冷卻，這些材料具有你所期望的特性。」

超穩定玻璃的另一個特性最終將揭示理想玻璃最有希望的路線圖。

2014年，由馬德里的米格爾·拉莫斯(Miguel Ramos)領導的兩個小組發現了這種特性，當時他們發現，超穩定玻璃偏離了所有普通玻璃的普遍特性。

幾十年來，物理學家們已經知道，超冷玻璃具有很高的熱容量，即提高其溫度所需的熱量。玻璃比接近絕對零度的晶體能吸收更多的熱量，其熱容與溫度成正比。

包括備受尊敬的諾貝爾獎得主、凝聚態物理學家菲爾·安德森（Phil Anderson）在內的理論家，在上世紀70年代初提出了一種解釋。他們認為，玻璃包含許多「兩能級系統」，即原子或分子的小簇，它們可以在兩個可選的、同樣穩定的構型之間來回滑動。加州大學伯克利分校的弗朗西斯·赫爾曼（Frances Hellman）說：「你可以想像一整串原子從一種構型轉變為一種非常不同的構型，這種構型在晶體材料中是不存在的。」

雖然，原子或分子被它們的鄰居束縛得太緊，不能自己做太多的轉換，但在室溫下，熱量激活了兩能級系統，為原子提供了它們移動所需的能量。隨著玻璃溫度的下降，這種活動逐漸減弱。但在接近絕對零度的情況下，量子效應變得非常重要：玻璃中的原子群可以通過量子力學的方式在兩種不同構型之間的「隧道」，直接穿過任何障礙物，甚至可以在兩個能級系統中同時占據兩個能級。該隧道吸收了大量的熱量，產生了玻璃特有的高熱容量。

在埃迪格找到製造超穩定玻璃的方法幾年後，位於伯克利的海爾曼小組和位於馬德里的拉莫斯小組分別著手研究，玻璃是否會偏離接近絕對零度的普遍熱容。在他們各自的實驗中，他們研究了超穩定硅和超穩定吲哚美辛（一種也被用作消炎葯的化學物質）的低溫特性。果不其然，他們發現這兩種玻璃的熱容都比通常情況下的絕對零度要低得多，與晶體的熱容相當。這表明，超穩定玻璃的兩個能級系統之間的隧道更少。這些分子的結構特別緊密，幾乎沒有競爭對手。

如果超穩定玻璃的異常低熱容真的來自於較少的二能級系統，那麼理想的玻璃自然就對應於根本沒有二能級系統的狀態。哥倫比亞大學的理論家大衛·賴希曼（David Reichman）說，「不知何故，它恰到好處地位於所有原子無序的地方，它沒有晶體結構，但沒有任何東西在移動。」

此外，驅使這種理想的長程非晶有序狀態的原因是，每個分子都會影響其他所有分子的位置，這可能是導致液體硬化成我們周圍常見玻璃的原因。

當液體變成玻璃時，實際上是在試圖轉變為理想的玻璃相，這是由長程有序的基本拉力所吸引的。 理想的玻璃是終點，但當分子試圖聚集在一起時，它們就會粘在一起；不斷增加的粘度阻止了系統達到理想的狀態。

最近，開創性的計算機模擬被用來測試這些想法。在計算機上模擬超穩定玻璃在過去是不可行的，因為模擬的分子聚集在一起需要大量的計算時間。然而，兩年前的一個技巧，使計算過程加快了1萬億倍。這種演算法會隨機挑選兩個粒子，並交換它們的位置。這些搖動幫助模擬的液體保持鬆散，使分子能夠穩定地形成更貼合的形狀。

在一篇發表在《物理評論快報》上的論文中，合著的科學家們報告說，模擬玻璃越穩定，它的二能級系統就越少。與赫爾曼和拉莫斯的熱容測量一樣，計算機模擬表明，兩個能級系統相互競爭的分子群構型是玻璃熵的來源。這些可供選擇的狀態越少，非晶態的穩定性和長程有序性就越強，越接近理想狀態。

2014年，拉莫斯和他的合作者在《物理評論快報》（Physical Review Letters）上發表了他們對黃玻璃的老樣品和「恢復活力」樣品的比較。他們發現，這只擁有1.1億年 歷史 的琥珀的密度增長了約2%，與超穩定玻璃一致。這應該表明，隨著時間的推移，琥珀確實已經穩定下來了，因為一小群分子一個接一個地滑入了較低能量的排列中。

但是，當馬德里團隊將古老的玻璃冷卻到接近絕對零度，並測量其熱容量時，結果卻講述了一個不同的故事。陳年琥珀、新琥珀以及所有其他普通玻璃一樣有很高的熱容量。它的分子似乎像往常一樣在同樣多的二能級系統之間隧穿。

為什麼隨著琥珀的穩定和密度的增加，兩級系統的數量沒有隨著時間的推移而下降呢？調查結果與此不符。

「我真的很喜歡關於琥珀的實驗，但製作琥珀玻璃的過程有點混亂，」氣相沉積法的發明者埃迪格說。「它基本上是樹膠，隨著時間的推移，它會發生化學變化，並隨著時間的推移而凝固。」他認為西班牙琥珀中的雜質可能污染了熱容測量。

研究人員計劃在琥珀以及實驗室製造和模擬的玻璃上做進一步的實驗，希望能發現更多兩級系統的細節，並更接近假設的理想狀態。萊克曼指出，也許永遠不可能完全肯定地證明它的存在。也許有一天，我們會知道，至少在電腦上，如何精確地包裝粒子，使之成為我們正在尋找的理想玻璃。但我們必須等待很長時間，看它是否保持穩定。