起初，杨振宁想做一些实验方面的研究，但是他在动手能力方面天赋不佳，实验进行得很不顺利，有时还会不慎发生爆炸。他的同学们时常调侃说：“哪里有爆炸，哪里就有杨振宁。”后来，经理论物理学家爱德华·泰勒的点拨，杨振宁转而研究理论物理，从此他找到了属于自己的那条大道。

杨振宁与费米、米尔斯、李政道等科学家展开合作，连续做出了多项科学史上突破性的理论发现。

之前我们讲过的重要的理论物理学家——牛顿、麦克斯韦、爱因斯坦，均在物理学的各个方面为统一各分支作出了突出贡献：牛顿统一了天上和地上的物体的运动规律，麦克斯韦统一了电和磁的物理规律，爱因斯坦用狭义相对论解决了光速在原有理论框架下的矛盾，又用广义相对论把引力与时空关系统一起来。

随着人们的研究逐渐深入到微观粒子，人们又发现了新的基本相互作用——强相互作用与弱相互作用。它们的作用范围仅存在于微观世界，强相互作用出现在原子核内部，是质子与中子之间的相互作用，而弱相互作用只作用于电子、夸克、中微子等粒子。两种新的基本相互作用，使理论物理学家们遭遇了新的问题与挑战。

1954年，杨振宁和米尔斯两人提出了杨-米尔斯理论，为人们研究强相互作用打下了基础。1956年，杨振宁与李政道提出弱相互作用下宇称不守恒，并在后来被著名华裔女性物理学家吴健雄用实验验证，该理论获得了1957年的诺贝尔物理学奖。

一般来说，诺贝尔奖的授予都会有比较长的时间滞后，一个理论可能在提出后几十年才拿到诺贝尔奖，但是杨振宁和李政道的这一发现第二年便斩获诺贝尔奖，足以见到科学界对他的理论贡献的重视。

事实上，杨振宁一生的科学贡献远不止这一个诺贝尔奖可以涵盖。科学界一般认为他作出的贡献中，达到诺贝尔奖级别的科学发现共有13项之多，分别涉及统计力学、凝聚态物理、粒子物理、场论等方向。杨振宁几乎引领了整个20世纪下半叶理论物理学的发展，他是人类历史上最顶尖的科学家之一。

如果我们把人类对物理世界的认知突破按时间顺序排列成一个线索的话，在这条时间线上应该有四位物理学家：牛顿、麦克斯韦、爱因斯坦、杨振宁。

他们每个人都在各自的时代完成了对物理规律的总结与突破，并带领人类走向更浩渺的宇宙。

杨振宁身居海外，无时无刻地关注着祖国，听到新中国成立，人民迎来解放，打赢抗美援朝，开展工业化建设……日益强大的祖国让杨振宁激动不已。他要抓住这个中美关系正常化的历史性机会，完成游子归家的愿望。杨振宁在报纸上看到美国不再将中国列为禁止前往的国家，他立刻给父亲杨武之写信，希望回家探望。杨武之将此事上报，受到中央高度重视，中央向杨武之表达了对杨振宁回国探亲的欢迎。

1971年7月19日，杨振宁踏上了飞往上海的飞机，当飞行员说出“您已进入中国领空”时，他激动的心情无以言表，这位游子终于在阔别26年之后再一次踏上了祖国的土地。这一次，他在中国停留了大约一个月。他的日程被安排得满满的。杨振宁除了陪侍重病住院的父亲，也抽出时间访问了复旦大学、中科院生物化学所、北京大学、清华大学、中科院原子能所等，还见到了好友邓稼先和大学同窗黄昆，拜访了老师吴有训、王竹溪等人。1973年7月17日，毛主席会见杨振宁，亲切谈话一个多小时，次日的《人民日报》用头版头条报道了此次会见。同年7月28日，周恩来总理在人民大会堂会见了杨振宁并设宴款待，整个会见前后近5个小时，周总理与杨振宁相谈甚欢。终于回到家乡的杨振宁深切感受到了祖国的热情。

回到美国后，他多次公开演讲介绍新中国的建设成就，为推动中美两国之间的了解和交流作出了巨大贡献。

后来，杨振宁还利用各种机会，在北美、欧洲、拉美、亚洲其他国家演讲，向世界介绍新中国的情况，促进各国与中国的沟通。当时的杨振宁，在物理学领域的巨大成就已经让他成为继爱因斯坦之后最伟大的物理学家，他的正面宣传效应我们可想而知。

彼时在海外漂泊，每日思念祖国的华人、华侨不止杨振宁一人。杨振宁向华侨们介绍这次旅行的见闻，介绍新中国的建设成果，在海外华人、华侨当中引起巨大反响。

新中国成立后，在美苏冷战的大背景下，整个西方世界对社会主义阵营都充满了敌意，麦卡锡主义盛行于美国社会，把反共当成头号任务，大量左派人士被指为共产党且遭到加害。到了杨振宁中国之行的时候，中美关系开始正常化，很多美国华人对新中国还不够了解，听到杨振宁讲述自己的经历与见闻后，大批华裔学者逐渐消除了顾虑，纷纷申请回国探亲、访问、旅游。著名华人力学家、数学家林家翘率领学者访问团来到中国，受到毛主席和周总理的热情接见。林家翘对记者说，他们都是受了杨振宁回国的启示和鼓舞决定到新中国访问，回到祖国，探望家乡。

1971年，杨振宁还参与了保卫钓鱼岛的社会运动，他穿梭在各个大学之间，展开演讲，以不屈不挠的精神影响了很多中国学生。

数十年内，杨振宁为中国科学家与海外的交流合作立下汗马功劳，对中国的科学发展作出巨大贡献。这些交流合作影响极为深远。