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诺奖得主杨振宁留美记:边与将领之女恋爱边做研究

www.sinoca.com 2014-02-06  《留学杂志》


  和一流物理学家对话,研究自己擅长的领域

  19 4 5年夏,杨振宁赴美选择芝加哥大学倒并不是因为它是父亲曾经留学过的学校,而是因为他仰慕已久的恩里科·费米(Enrico Fermi)教授去了芝加哥大学,他非常希望做费米的学生。费米在当时被公认为2 0世纪最伟大的理论物理学家和实验物理学家之一,杨振宁想跟他写一篇实验方面的博士论文。当时芝加哥大学的物理系是全世界数一数二的。

  恩里科·费米是1938年诺贝尔物理学奖。另外一位重要的理论物理教授是特勒(EdwardTeller),后来在19 50年代发现了制造氢弹的方法。杨振宁本来想跟费米做实验物理学的研究,可是那个时候费米的实验室是保密的,留学生身份的杨振宁不能进入。所以费米推荐他先跟特勒做理论工作。19 4 6年秋天,费米同时介绍杨振宁去做艾里逊(Allison)教授的研究生,他是核试验物理学家,当时正在建造一台400千伏的Cockroft-Wa l t o n加速器。他的实验室里有五六个研究生。杨振宁师从两位物理学家,一边跟着特勒做理论研究,一边跟着艾里逊在实验室做实验。

  当时,杨振宁在西南联大所学到的基本理论物理已达到了当时最前沿的标准,问题是,动手能力非常蹩脚。同学们佩服他的理论知识,常常要找他帮忙解决理论习题,可是大家一致

  笑他在实验室里笨手笨脚。“Where t here isBa ng,there is Ya ng! ”杨振宁在给老同学的信中用“幻想破灭”来描述当时的心情。更糟糕的是,在理论研究方面,杨振宁也遇到前所未有的困难,他找的四个研究题目中,前三个当时芝加哥大学没有别人感兴趣,他只能自己一个人在图书馆中研读。每一项都花了几个星期的努力,都以无成果而告终。只有第四项是特勒极感兴趣的研究。杨振宁一鼓作气,在这个题目上打了一个漂亮的“翻身仗”,得出了几个漂亮的定理,写成一篇短文。特勒很喜欢这篇文稿。恰巧在19 4 8年春天,全系师生都知道杨振宁在艾里逊实验室的工作不成功。有一天,特勒

  来找杨振宁,对他说:“你不必坚持一定写出一篇实验论文。你已写了理论论文,那么就用一篇理论论文来作毕业论文吧。我可以做你的导师。” 杨振宁很失望,因为他一开始确实是一心一意想写一篇实验论文的。考虑两天之后,他决定接受建议。

  由于听取了这个建议,杨振宁没有沿着实验物理学家的道路前行。有的朋友说这恐怕是实验物理学的幸运。不仅这一点他选择对了,更重要的是,他坚持一个理念“最好在领域开始时进入一个新领域”,这是他的研究取得成功的重要因素。他的博士论文是进入对称与不变性领域的第一篇文章。这成为他一生的研究课题。

  19 4 8年夏得到博士学位以后,芝加哥大学留杨振宁做教员。他那时想学习重整化理论,而当时在芝加哥,费米、特勒和文策三位教授都不研究此理论,所以一年以后他就申请去普林斯顿的IAS(InstituteforAdvancedStudy)。费米说去IAS很好,但那里的工作太理论化,像中古的修道院,要他只去IAS一年即回到芝加哥。

  杨振宁一口答应。不过,后来因为找女朋友的压力,杨振宁没有回芝加哥,结果在IAS共呆了17年(1949—1966)。在普林斯顿大学17年间,杨振宁当初在芝加哥自己找的四个题目都开花结果了。其中一项,是在往返于普林斯顿大学对面的巴尔麦广场与研究所之间的街车上,和朋友聊天获得的灵感。这也是他总结的自己学习和研究的一个重要方法,保持对话,保持辩论,保持合作。

  和挚友李政道合作,双双获得诺贝尔奖

  2005年1月26日,杨振宁接受CCTV电视访问中,主持人问他,为什么他的很多工作都是跟人合作的。他说:“合作有很多的好处,因为你知道你在讨论一个问题,有时候走不通了,你的想法都走不通了,那个时候假如另外有一个人跟你讨论讨论,问你几个问题,或者想出来一个新的方向,于是你就又起劲了,这是很重要的一种研究的途径。”

  上世纪5 0年代,有着兄弟般友情的杨振宁和李政道因发表《弱相互作用中的宇称守恒质疑》论文轰动全球,继而荣获诺贝尔物理学奖。他们的合作,让整个物理学界羡慕和忌妒。美国“原子弹之父”奥本海默教授甚至认为世界上最美的景象是杨振宁和李政道并肩在普林斯顿大学的草坪上散步。

  杨振宁和李政道刚进普林斯顿高等研究院时,不过二十五六岁。两人生在中国,同在西南联合大学求学。那时该校办学条件十分简陋,教室是几排铁皮铺顶的棚舍,宿舍则是茅草庵。当时正值战乱,教室窗户经常被空袭的炸弹震碎。杨振宁和李政道获得奖学金,来到美国芝加哥大学深造。李政道在费米门下读博士,他的博士论文写的是白矮星;杨振宁则在特勒的指导下专攻核物理学。杨李携手合作始于芝加哥,两人共同发表了32篇物理学论文。1951-1953年,两人又在高等研究院会合。之后,李政道去了纽约哥伦比亚大学任教,杨振宁则继续留在普林斯顿。两校相距不过50英里,所以两人约定每周见一次面,讨论物理学难题。

  李政道在回顾和杨振宁交往时,曾经这样说过:“在芝加哥的那些日子里,我同杨讨论了大量的物理和其他问题。他的兴趣较倾向于数学,这对我是一个补充。我们思想开阔地去对待所有的问题,讨论通常是激烈的,但对我的发展,特别是在我成长的年代里,产生了重要的影响;那些讨论还使我大大提高了对于我不同的智力的鉴赏能力。”

  和杨、李熟稔的许多朋友也都说,“杨振宁是李政道不折不扣的兄长”。1949年,他们终于合作完成了第一篇论文。19 51年到了普林斯顿高等研究院,他们又在权威的物理学学术刊物《物理评论》上发表了两篇有关统计力学的论文,这两篇论文甚至引起了爱因斯坦的关注。据李政道先生回忆,在普林斯顿高等研究院,爱因斯坦是超越任何人的。年轻人看到他大多十分敬畏,即便有时碰巧在路上相遇,所有人也都因为腼腆而不敢同这位科学大[微博]师谈话。

  但是,1952年的一天,爱因斯坦让助手来问杨、李二人,他是否可以和他们两个人谈谈。他们回答“当然可以”。李政道本想把一本《相对论的意义》带去请爱因斯坦签名,但不知为何,李政道最后没有做。为此,他后悔不已。在交谈中,爱因斯坦对杨、李那两篇统计力学论文给予高度评价。最后,爱因斯坦起身,握着杨、李两人的手说:“祝你们未来在物理学中获得成功。”

  1954年,杨振宁和米尔斯共同发表对现代物理学有巨大推动作用的“杨-米尔斯方程”。这一研究成果使得杨、李二人再次走到一起。三年之后,李政道和杨振宁因提出弱相互作用下“宇称不守恒”理论,而获得诺贝尔物理学奖。这是有史以来第一次有华人获得这样的殊荣。用杨振宁的话来说,它“改变了中国人不如人的心理”。

  不过,他们的友谊随着分享荣誉份额大小开始出现裂痕,表现之一是论文的署名究竟应该是“杨和李”还是“李和杨”,分歧越来越多。矛盾不断累积,1962年,杨振宁和李政道有一次长谈,积累的情绪得到集中宣泄,两个人都哭了。几个月后,他们正式决裂,不再来往。“杨李组合”的终结成为科学界憾事。加拿大华人网 http://www.sinoca.com/



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