יאנג צ'ן-נינג

יאנג צ'ן-נינג

חתימה

יאנג צ'ן-נינג (בסינית מפושטת: 杨振宁; בסינית מסורתית: 楊振寧; בפין-יין: Yáng Zhènníng; 1 באוקטובר 1922 – 18 באוקטובר 2025), הידוע גם בשמות סי. אן. יאנג (C.N. Yang) ופרנקלין יאנג, היה פיזיקאי תיאורטי סיני-אמריקאי שתרם תרומות משמעותיות למכניקה סטטיסטית, למערכות אינטגרביליות, לתורת הכיול, לפיזיקת חלקיקים ולפיזיקה של חומר מעובה.

יאנג ידוע בשל שיתוף הפעולה שלו עם רוברט מילס (Robert Mills) בשנת 1954 בפיתוח תורת כיול לא-אבלית, הידועה בכינוי תורת יאנג-מילס, המתארת את הכוחות הגרעיניים במודל הסטנדרטי של פיזיקת החלקיקים.

יאנג וצונג-דאו לי (Tsung-Dao Lee) קיבלו את פרס נובל לפיזיקה לשנת 1957 על עבודתם בנושא אי-שימור זוגיות באינטראקציה החלשה, עבודה שאוששה על ידי ניסוי וו (Wu experiment) בשנת 1956. השניים הציעו כי חוק שימור הזוגיות, חוק פיזיקלי שנצפה כמתקיים בכל התהליכים הפיזיקליים האחרים, מופר בתגובות גרעיניות חלשות – אותם תהליכים גרעיניים הגורמים לפליטת חלקיקי בטא.

חיים מוקדמים וחינוך

יאנג נולד בחפיי, אנחווי, סין, ב-1 באוקטובר 1922. אמו הייתה לואו מנג-הואה ואביו, קו-צ'ואן יאנג (楊克純; 1896–1973), היה מתמטיקאי.

יאנג למד בבית ספר יסודי ובתיכון בבייפינג (כיום בייג'ינג), ובסתיו 1937 עברה משפחתו לחפיי לאחר פלישת יפן לסין. בשנת 1938 הם עברו לקונמינג, יונאן, שם שכנה האוניברסיטה הלאומית הדרום-מערבית המאוחדת. באותה שנה, כסטודנט בשנה השנייה, עבר יאנג את בחינות הכניסה ולמד באוניברסיטה הלאומית הדרום-מערבית המאוחדת. הוא קיבל תואר ראשון במדעים בשנת 1942, עם תזה על יישום תורת החבורות לספקטרוסקופיה מולקולרית, בהנחייתו של טה-יו וו (Ta-You Wu).

יאנג המשיך ללמוד קורסים לתארים מתקדמים שם במשך שנתיים בהנחייתו של וואנג ג'ושי (J.S. Wang), ועבד על מכניקה סטטיסטית. בשנת 1944 קיבל תואר שני במדעים מהאוניברסיטה הלאומית צ'ינג-חווה, שעברה לקונמינג במהלך מלחמת סין-יפן השנייה (1937–1945). לאחר מכן הוענקה ליאנג מלגה מתוכנית מלגות השיפוי של הבוקסרים, שהוקמה על ידי ממשלת ארצות הברית באמצעות חלק מהכסף שסין אולצה לשלם בעקבות מרד הבוקסרים. יציאתו לארצות הברית התעכבה בשנה, שבמהלכה לימד בבית ספר תיכון ולמד תורת השדות.

יאנג נכנס לאוניברסיטת שיקגו בינואר 1946 ולמד אצל אדוארד טלר (Edward Teller). הוא קיבל תואר דוקטור לפילוסופיה בשנת 1948.

קריירה

יאנג נשאר באוניברסיטת שיקגו למשך שנה כעוזר של אנריקו פרמי (Enrico Fermi). בשנת 1949 הוזמן לבצע את מחקרו במכון למחקר מתקדם בפרינסטון, ניו ג'רזי, שם החל תקופה של שיתוף פעולה פורה עם צונג-דאו לי. לי ויאנג פרסמו יחד 32 מאמרים. הוא הפך לחבר קבוע במכון בשנת 1952, ופרופסור מן המניין בשנת 1955. בשנת 1963 פרסמה הוצאת אוניברסיטת פרינסטון את ספרו, "חלקיקים אלמנטריים". בשנת 1965 עבר לאוניברסיטת סטוני ברוק, שם מונה לפרופסור לפיזיקה על שם אלברט איינשטיין ולמנהל הראשון של המכון לפיזיקה תיאורטית שהוקם זה עתה. כיום מכון זה ידוע בשם המכון לפיזיקה תיאורטית על שם סי. אן. יאנג. יאנג פרש מאוניברסיטת סטוני ברוק בשנת 1999.

יאנג ביקר בסין היבשתית בשנת 1971 לראשונה לאחר הפשרת היחסים בין סין לארצות הברית, ופעל לאחר מכן לסייע לקהילת הפיזיקה הסינית לבנות מחדש את אווירת המחקר, שנשחקה עקב תנועות פוליטיות במהלך מהפכת התרבות. לאחר פרישתו מסטוני ברוק, חזר לבייג'ינג כמנהל כבוד של אוניברסיטת צ'ינג-חווה, שם היה הפרופסור הראשון על שם הואנג ג'יביי-לו קאיצ'ון במרכז למחקר מתקדם (CASTU). הוא היה גם אחד משני המייסדים של פרס שו (Shaw Prize) והיה פרופסור אורח מכובד באוניברסיטה הסינית בהונג קונג.

יאנג סייע בהקמת המחלקה לפיזיקה תיאורטית במכון צ'רן למתמטיקה בשנת 1986 לבקשתו של שינג-שן צ'רן (Shiing-Shen Chern), שכיהן כמנהל המייסד של המכון באותה עת.

חיים אישיים ומוות

יאנג נישא לטו צ'י-לי (בסינית מסורתית: 杜致禮; בסינית מפושטת: 杜致礼; בפין-יין: Dù Zhìlǐ), מורה, בשנת 1950; נולדו להם שני בנים ובת. חמיו היה הגנרל של הקוומינטנג דו יומינג (Du Yuming). טו נפטרה באוקטובר 2003. בינואר 2005 נישא יאנג לונג פאן (בסינית: 翁帆; בפין-יין: Wēng Fān), סטודנטית באוניברסיטה. הם נפגשו בשנת 1995 בסמינר פיזיקה; הזוג חידש את הקשר בפברואר 2004 כאשר יאנג עבר לסין כדי להשתלב באוניברסיטת צ'ינג-חווה. יאנג כינה את וונג, שהייתה צעירה ממנו ב-54 שנים, "ברכתו האחרונה מאלוהים".

יאנג קיבל אזרחות אמריקאית במהלך מחקרו במדינה. על פי סוכנות הידיעות הממלכתית שינחואה, יאנג אמר שההחלטה הייתה כואבת מכיוון שאביו מעולם לא סלח לו על כך. על פי שינחואה וכלי תקשורת סיניים מרכזיים אחרים, הוא ויתר רשמית על אזרחותו האמריקאית ב-1 באפריל 2015. הוא הודה שבעוד שארצות הברית הייתה מדינה יפה שהעניקה לו הזדמנויות טובות ללמוד מדעים, סין מאז נעוריו הציעה את מוסדות התיכון והתואר הראשון הטובים ביותר, אם כי בארצות הברית היו לימודי התואר השני הטובים ביותר. עם זאת, הנסיבות השתנו לטובת צמיחתה של סין עם תחילת המאה.

בנו גואנגנואו היה מדען מחשבים. בנו השני גואנגיו הוא אסטרונום, ובתו יולי היא רופאה.

יאנג חגג 100 ב-1 באוקטובר 2022, ונפטר בבייג'ינג ב-18 באוקטובר 2025, בגיל 103. יום לאחר ההודעה על מותו, אנשים התאספו ועמדו בתור באוניברסיטת צ'ינג-חווה כדי לחלוק כבוד ליאנג.

דעות על ה-CEPC

יאנג ידוע בהתנגדותו לבניית מאיץ החלקיקים האלקטרוני-פוזיטרוני המעגלי (CEPC), מאיץ חלקיקים בהיקף של 100 ק"מ בסין שנועד לחקור את בוזון היגס. הוא סיווג את הפרויקט כעבודת "ניחוש" ללא תוצאות מובטחות. יאנג אמר ש"גם אם יראו משהו עם המכונה, זה לא יועיל לחיי העם הסיני במוקדם".

הישגים אקדמיים

יאנג עבד על מכניקה סטטיסטית, תורת החומר המעובה, פיזיקת חלקיקים ותורת הכיול/תורת השדות הקוונטית.

פרסי נובל שונים לפיזיקה מבוססים על עבודתו של יאנג. לפחות 10 חתני פרס נובל לפיזיקה ציטטו את עבודתו של יאנג במהלך נאום הנובל שלהם, ביניהם: סטיבן ויינברג (1979), שלדון גלאשו (1979), מרטינוס ג'. ג. וולטמן (1999), ג'רארד 'ט הופט (1999), דייוויד גרוס (1999), יואיצ'ירו נאמבו (2008), מקוטו קובאיאשי (2008), טושיחידה מסקאווה (2008), פרנסואה אנגלר (2013) ופיטר היגס (2013).

### תרומות מוקדמות

שני מאמריו הראשונים (1944, 1945) היו תוצאה של תזת המאסטר שלו בפיזיקה סטטיסטית, בהנחיית ג'. ס. וואנג.

באוניברסיטת שיקגו, יאנג בילה תחילה עשרים חודשים בעבודה במעבדת מאיצים, אך גילה שהוא אינו טוב בפיזיקה ניסיונית וחזר לתיאוריה. עבודת הדוקטורט שלו עסקה במכשיר אלומת אטומים למדידת תהודה מגנטית גרעינית של נתרן.

מאוחר יותר, יאנג עבד על פנומנולוגיה של חלקיקים; עבודה ידועה הייתה מודל פרמי-יאנג משנת 1949, המתייחס לפאיון כאל זוג נוקלאון-אנטינוקלאון קשור.

### תרומות עיקריות

יאנג ידוע בשיתוף הפעולה שלו משנת 1953 עם רוברט מילס בפיתוח תורת כיול לא-אבלית, הידועה בכינוי תורת יאנג-מילס. הרעיון נהגה בדרך כלל על ידי יאנג בעוד המדען המתחיל מילס סייע לו, כפי שהסביר מילס:

> במהלך שנת הלימודים 1953–54, יאנג היה מבקר במעבדה הלאומית ברוקהייבן... גם אני הייתי בברוקהייבן... והוצבתי באותו משרד כמו יאנג. יאנג, שהפגין במספר הזדמנויות את נדיבותו כלפי פיזיקאים בתחילת דרכם, סיפר לי על הרעיון שלו להכללת אינווריאנטיות כיול ודנו בו באריכות... הצלחתי לתרום משהו לדיונים, במיוחד בנוגע להליכי הקוונטיזציה, ובמידה קטנה בעיבוד הפורמליזם; עם זאת, הרעיונות המרכזיים היו של יאנג.

כתב העת The Scientist כינה את תורת יאנג-מילס:

> הבסיס להבנה הנוכחית של האופן שבו חלקיקים תת-אטומיים מקיימים אינטראקציה הוא תרומה שארגנה מחדש את הפיזיקה והמתמטיקה המודרניות.

בשנת 1956, הוא וט. ד. לי ניתחו בעיה הידועה כחידת τ–θ, שבה חלקיק שנקרא θ התפרק לשני פאיונים וחלקיק τ לשלושה פאיונים, שתי התפרקויות עם סימטריית זוגיות שונה. עם זאת, לא ניתן היה להבחין בין שני החלקיקים. לי ויאנג הציעו כי באינטראקציה החלשה, סימטריית הזוגיות אינה נשמרת וכי מדובר באותו חלקיק (הידוע כיום כקאון K). כדי לבדוק אם האינטראקציה החלשה משמרת זוגיות, לי יצר קשר עם הצוות של צ'יין-שיונג וו (Chien-Shiung Wu) במכון הלאומי לתקנים בוושינגטון. ניסוי וו אימת ניסיונית את התאוריה והתוצאות הוכרזו מוקדם במסיבת עיתונאים. התוצאות אוששו גם על ידי שני ניסויים בלתי תלויים אחרים על ידי ולנטין טלגדי וג'רום אייזק פרידמן באוניברסיטת שיקגו ועל ידי ריצ'רד גארווין ולאון מ. לדרמן מאוניברסיטת קולומביה. כל שלושת הניסויים פרסמו את תוצאותיהם בתחילת 1957. באותה שנה, יאנג ולי קיבלו את פרס נובל לפיזיקה לשנת 1957 על תורת הפרת הזוגיות הזו, שהביאה לשינוי מהפכני בתחום פיזיקת החלקיקים.

בשנות ה-70, יאנג עבד על התכונות הטופולוגיות של תורת הכיול, בשיתוף פעולה עם טאי צון וו (Tai Tsun Wu) כדי להבהיר את המונופול של וו-יאנג, סוג של מונופול מגנטי. בניגוד למונופול של דיראק, אין לו מיתר דיראק סינגולרי. המאמר שלהם משנת 1975, הידוע כמילון וו-יאנג, סייע לגשר על פערים בין פיזיקה לגיאומטריה דיפרנציאלית.

עם פרישתו של יאנג מאוניברסיטת המדינה של ניו יורק (SUNY) בשנת 1999, פרימן דייסון (Freeman Dyson) כינה את יאנג "הסטייליסט הבולט" של הפיזיקה של המאה ה-20 לצד אלברט איינשטיין ופול דיראק, וציין כיצד יאנג "הופך את החישובים הפחות חשובים שלו ליצירות אמנות מיניאטוריות, והופך את הספקולציות העמוקות יותר שלו ליצירות מופת". בשנת 2009 כתב דייסון:

> יאנג תפס את מקומו של [הרמן] וייל (Hermann Weyl) כציפור המובילה בקרב דור הפיזיקאים שלי... עם שדות כיול לא-אבליים המייצרים אלגברות לי לא טריוויאליות, צורות האינטראקציה האפשריות בין שדות הופכות לייחודיות, כך שהסימטריה מכתיבה את האינטראקציה. רעיון זה הוא תרומתו הגדולה ביותר של יאנג לפיזיקה. זוהי תרומה של ציפור המעופפת גבוה מעל יער הגשם של בעיות קטנות שבהן רובנו מבלים את חיינו.

### 13 תרומות מכוננות

בשנת 2012 נערכו חגיגות ליום הולדתו ה-90 של יאנג. האוניברסיטה הסינית בהונג קונג אירחה כנס מדעי וסעודת ערב כדי להכריז על הקמת ארכיון סי. אן. יאנג. הפיזיקאי קנת יאנג פתח את הטקס. יאנג קיבל גם קובייה שחורה מאוניברסיטת צ'ינג-חווה עם 13 מתרומותיו המכוננות חרוטות על פאות הקובייה. על הקובייה כתוב גם "מזל טוב ליום הולדתו ה-90 של פרופסור צ'ן נינג יאנג" בסינית. הקובייה כוללת גם שיר סיני עתיק ששימש את יאנג בספרו "מאמרים נבחרים ופרשנויות" משנת 2013; הוא אומר:

> יצירה ספרותית נועדה למילניום אך עליותיה ומורדותיה ידועים כבר בלב המחבר

— דו פו (Du Fu)

13 התרומות החרוטות על הקובייה הן:

מכניקה סטטיסטית: מעברי פאזה (1952): על עבודותיו עם לי על תורת לי-יאנג ומשפט לי-יאנג, המתארים את מעבר הפאזה נוזל-גז על בסיס תכונות מיקרוסקופיות.

- בוזונים (1957): על תיקון לי-הואנג-יאנג לגז בוזה בעל אינטראקציה חלשה, בשיתוף פעולה עם לי וקרסון הואנג. הוא מסביר את היציבות של עיבוי בוזה-איינשטיין ונוזלי-על.

- משוואת יאנג-בקסטר (1967): תנאי עקביות למערכת רב-גופית מפוזרת חד-ממדית, שהחיה את העניין באנזאץ של בתה (Bethe ansatz) ואפשרה תיאור טוב יותר של פרמיונים חד-ממדיים.

- טמפרטורה סופית (1969): על פורמליזם התרמודינמיקה של יאנג-יאנג לבוזונים חד-ממדיים, בשיתוף פעולה עם אחיו צ'ן-פינג יאנג (1930–2018). התחזיות של פורמליזם זה הודגמו בשנת 2008 באמצעות אטומים קרים במיוחד.

- פיזיקה של חומר מעובה: קוונטיזציה של שטף (1961): על משפט ביירס-יאנג במוליכי-על, בשיתוף פעולה עם נינה ביירס. הם הראו שהשטף המגנטי הכלוא בטבעת מוליכת-על ניתן על ידי מחצית מקוונט השטף המגנטי הרגיל.

- ODLRO (1962): על פיתוח המושג של סדר ארוך טווח לא-אלכסוני (ODLRO) המאפיין תופעות קוונטיות מאקרוסקופיות כמו מוליכות-על ונוזליות-על.

- פיזיקת חלקיקים: אי-שימור זוגיות (1956): על חיזוי הפרת סימטריית הזוגיות עם לי, שעליו הוענק להם פרס נובל לפיזיקה בשנת 1957.

- T, C ו-P (1957): עבודה על הסבר הקשר בין סימטריות זוגיות (P), מטען (C) והיפוך זמן (T), הידועה כיום כסימטריית CPT. נעשה בשיתוף פעולה עם לי וריינהרד אומה (Reinhard Oehme).

- ניסוי נייטרינו (1960): על המאמר של לי ויאנג שהציע לחקור את האינטראקציה החלשה עם נייטרינו באנרגיה גבוהה. עבודה זו קידמה ניסויי נייטרינו שונים.

- אי-שימור CP (1964): על מאמרו בנושא הפרת CP, בשיתוף פעולה עם ט. ט. וו.

- תורת השדות: תורת הכיול (1954): על תורת יאנג-מילס, בשיתוף פעולה עם רוברט מילס.

- פורמליזם אינטגרלי (1974): על מתן משמעות לגורם הפאזה הלא-אינטגרלי בתורות כיול.

- אגד סיבים (1975): על מילון וו-יאנג, בשיתוף פעולה עם ט. ט. וו.

פרסים והוקרה

יאנג נבחר לעמית של האגודה האמריקאית לפיזיקה בשנת 1955, החבר הזר הראשון באקדמיה הסינית למדעים, באקדמיה סיניקה בשנת 1958, באקדמיה הרוסית למדעים ובחברה המלכותית. הוא היה חבר נבחר באקדמיה האמריקאית לאמנויות ולמדעים, בחברה הפילוסופית האמריקאית ובאקדמיה הלאומית למדעים של ארצות הברית. הוא קיבל תארים מאוניברסיטת פרינסטון (1958), אוניברסיטת מוסקבה (1992) והאוניברסיטה הסינית בהונג קונג (1997).

### רשימת פרסים

- עשרת הצעירים האמריקאים המצטיינים (1957)

- פרס נובל לפיזיקה (1957) עם ט. ד. לי.

- פרס רמפורד (1980), עם רוברט מילס.

- חתן פרס ראשון של הרצאת ומדליית הזיכרון על שם אוסקר קליין (1988)

- מדליית בנג'מין פרנקלין להישגים מכובדים במדעים של החברה הפילוסופית האמריקאית (1993)

- פרס המלך פייסל הבינלאומי (2001)

- פרסי מרסל גרוסמן (2015), "על העמקת הגישה הגיאומטרית של איינשטיין לפיזיקה במסורת הטובה ביותר של פול דיראק והרמן וייל"

- Asian Scientist 100, Asian Scientist (2016 ו-2020)

### פרסים ומקומות הקרויים על שמו

יאנג היה הנשיא הראשון של איגוד האגודות הפיזיקליות של אסיה והאוקיינוס השקט (AAPPS) כאשר הוקם בשנת 1989. בשנת 1997, ה-AAPPS יצר את פרס סי. אן. יאנג לכבודו כדי להדגיש חוקרים צעירים.

בשנת 1998, לאחר פרישתו, שונה שמו של המכון לפיזיקה תיאורטית של אוניברסיטת סטוני ברוק למכון סי. אן. יאנג לפיזיקה תיאורטית. אולם סי. אן. יאנג, מעונות ומרכז פעילות באוניברסיטת סטוני ברוק, נחנך בשנת 2010.

פרסומים נבחרים

- יאנג, סי. אן. (1983). מאמרים נבחרים, 1945–1980, עם פרשנות. סן פרנסיסקו, קליפורניה: W. H. Freeman & Co. ISBN 978-0-7167-1406-4. יאנג, צ'ן-נינג (2005). מאמרים נבחרים, 1945–1980, עם פרשנות. סדרת World Scientific בפיזיקה של המאה ה-20. כרך 36 (מהדורת 2005). סינגפור: World Scientific. ISBN 981-256-367-9.

- יאנג, צ'ן-נינג (2013). מאמרים נבחרים של צ'ן נינג יאנג II: עם פרשנויות. סינגפור: World Scientific. ISBN 978-981-4449-00-7.

- יאנג, סי. אן.; מילס, ר. ל. (1954). "שימור ספין איזוטופי ואינווריאנטיות כיול איזוטופית". Physical Review. 96 (1): 191–195. Bibcode:1954PhRv...96..191Y. doi:10.1103/PhysRev.96.191.

- מילס, ר. ל.; יאנג, סי. אן. (1966). "טיפול בהתבדרות חופפת בפונקציית האנרגיה העצמית של הפוטון". Progress of Theoretical Physics Supplement. 37: 507. Bibcode:1966PThPS..37..507M. doi:10.1143/PTPS.37.507.

- יאנג, סי. אן. (2005). "זוכרים את רוברט מילס". בתוך 'ט הופט, ג'רארדוס (עורך). 50 שנה לתורת יאנג-מילס. סינגפור: World Scientific. ISBN 978-981-238-934-3.

- לי, ט. ד.; יאנג, סי. אן. (1956). "שאלת שימור הזוגיות באינטראקציות חלשות". Physical Review. 104 (1): 254–258. Bibcode:1956PhRv..104..254L. doi:10.1103/PhysRev.104.254. S2CID 2044624.

- לי, ט. ד.; יאנג, סי. אן. (1952). "תורה סטטיסטית של משוואות מצב ומעברי פאזה. II. גז סריג ומודל איזינג". Physical Review. 87 (3): 410–419. Bibcode:1952PhRv...87..410L. doi:10.1103/PhysRev.87.410. ISSN 0031-9007.

- ביירס, נ.; יאנג, סי. אן. (1961). "שיקולים תיאורטיים בנוגע לשטף מגנטי קוונטי בגלילים מוליכי-על". Physical Review Letters. 7 (2): 46–49. Bibcode:1961PhRvL...7...46B. doi:10.1103/PhysRevLett.7.46.