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你认识杨振宁吗?

2005-01-19 15:43 作者:鲁伊 2005年第1期
很多人都知道杨振宁是“著名华裔物理学家、诺贝尔物理学奖获得者”,但他究竟做过些什么,是个什么样的人,却很少有人清楚

以82岁之身迎娶28岁的女研究生,2004年底爆出的这条新闻,使杨振宁一下子成了全球瞩目的新闻焦点。且不说新浪网上数以万计的留言评论,就连大名鼎鼎的路透社、美联社,也借此机会,八卦了一回。

有人说,杨振宁已经成为一个中国成功男性的符号:生于学术世家,学术上,35岁就得了诺贝尔奖,自此成为一代宗师;政治上,地位超然,历代领导人都礼为上宾;生活上,妻子杜致礼是大家闺秀,子女双全且均事业有成,到了耄耋之年,又有“上帝恩赐最后的礼物”……

但符号从来都不是全部的真实。今年早些时候,在人民大会堂举行的“2004文化高峰论坛”上,杨振宁题为“《易经》对中华文化的影响”的演讲,经网络和大众媒体的辗转相传,成了一场中西符号大战。具讽刺意味的是,仔细探究之下,你会发现,在这场大战中,声音最响亮的那群人,既不知道杨振宁到底说了些什么,也不知道《易经》说过些什么。同样的事情在几个月后重演。很多人都知道杨振宁是“著名华裔物理学家、诺贝尔物理学奖获得者”,但他究竟做过些什么,是个什么样的人,却很少有人清楚。但其实,只有把这些弄明白,你才可能会明白,为什么会有这样的杨振宁,这样的中国科学界,这样的故事……

1922年10月1日,杨振宁出生于安徽合肥。因他父亲当时正在安庆一所中学教书,安庆又名怀宁,故此给长子取名振宁。

杨振宁的父亲是杨武之。现在说起这个名字,已经很少有人知道。但半个多世纪以前,在学界提到杨武之,真是“天下无人不识君”。杨振宁才10个月大,杨武之便考取安徽公费留学,前往斯坦福大学学习,随后在芝加哥大学数学系师从著名数学家迪克森(L.E.Dickson),成为中国第一名因数论研究获得博士的学者。归国后,杨武之在清华大学担任算学系(后改称数学系)教授和系主任长达20年之久,陈省身、华罗庚等均出自他门下。华罗庚曾写信给杨武之道:“古人云,生我者父母,知我者鲍叔,我之鲍叔乃杨师也。”

生长在这样的家庭中,杨振宁的早慧很早就被发现和善加引导。杨武之教儿子天文、物理、数学、英文、唐诗宋词、易经八卦,为他延请的家教,也均是当时清华燕大名师最得意的门生。在清华园和燕园中,“杨武之之子”成为许多教授教育子女的榜样。

迄今为止,共有6名华人曾获得诺贝尔物理学奖。探究他们的身世,你会发现一个非常有趣的现象。丁肇中的父亲丁观海,早年留学美国,是臧克家的同学,山东大学著名教授。李远哲之父李泽藩是著名水彩画家,台湾新美术运动先锋之一。朱棣文是著名化学家朱汝瑾之子,母亲李静贞也是负有盛名的化学家。只有李政道和崔琦,出身贫寒,但他们的成功,也多赖吴大猷、吴健雄等名人之后的提携。

这种世家的力量,在生于20世纪早期的科学家群体中,表现得非常明显。举国烽火,中原板荡,只有世家子弟,才可以奢侈地躲进学术世界自成一统。1945年8月29日,23岁的杨振宁从昆明飞往印度,然后乘船过红海、地中海和大西洋,来到纽约。从哥伦比亚大学到普林斯顿,再到芝加哥大学,辗转反复,杨振宁才最终找到战时因为参与原子弹研制工作而行踪被保密起来的物理学大师费米。经费米推荐,杨振宁得以成为美国氢弹之父特勒的学生。

杨振宁在芝加哥大学最初的研究工作并不太顺利。虽然师长们对他的见识非常欣赏,但缺乏动手能力却成了杨振宁的死穴。他自幼便是左撇子,好不容易才被母亲纠正过来。关于他的笨手笨脚有个笑话:杨振宁小时候曾用泥捏了一只鸡,拿给父母看,杨武之夫妇为了鼓励他,夸奖说:“这支藕做得真不错哦!”而在芝加哥大学,“哪里有爆炸,哪里就有杨振宁”的笑话,更是一直流传至今。1948年初,获知杨振宁在实验室不顺经历的特勒给出了建议:转攻理论物理学。

杨振宁在西南联大师从吴大猷做分子光谱与群论研究时,采取的是推演法,即从数学推演到物理的方法。而在特勒门下,主要的研究法却是归纳法,也就是从物理现象引出数学表达的方法。对研究方法的掌握被杨振宁视为早期学到的最重要一课。正因为有这些当年的经历和经验,50年之后,杨振宁才会在人民大会堂侃侃而谈:以《易经》为代表的中华传统文化有归纳法而无推演法,是近代科学没有在中国萌生的原因之一。

1949年春,杨振宁前往奥本海默主持下的普林斯顿高等研究院,从事量子电动力学研究。在这里,他遇到了自己未来的妻子杜致礼。

杜致礼是杜聿明的长女,与杨振宁相识于西南联大,曾是杨的学生。虽然曾为权倾一方的高官之女,但此时,杜聿明在淮海战役中战败被俘,杜致礼的学费也就没了着落,只好打工维持学业。1949年圣诞节,杨振宁和普林斯顿的同事、物理学家鲁丁格(J.M.Luttinger)到中餐馆“茶园餐厅”吃饭,邂逅杜致礼。相逢于患难之时,两人很快就谈起了恋爱。1950年8月26日,杨、杜二人在普林斯顿结婚。两人育有二子一女,携手度过53年的人生风雨,直至杜致礼于2003年10月因病去世。

杨振宁翁帆订婚的消息传出后,有家北京媒体登出了一篇《吴大猷与爱妻终生厮守》的文章,一半内容倒是凭空的臆测。一位台湾物理学家对记者说,上世纪60年代,往返于加拿大和台湾之间讲学的吴大猷,曾瞒着妻儿在台湾收养了24岁的义女吴吟之,一度闹得满城风雨。直到80年代,吴吟之的身份才被公众所知。1998年,吴大猷曾送诗给吴吟之:“把断线风筝拴在地上,使其能高扬的吟之,有你的地方就是我的家。”虽然议论纷纷,但在学界却也是一段佳话。换成今日大陆的杨、翁,却不知为何成了窥私的狂欢,令人慨叹。其实,像吴大猷、陈省身这样的大师,当年都是风流倜傥的翩翩佳公子,远不是几十年来僵化语境下的“上大人老夫子”。而学者的声色犬马之欲、爱恨情仇,皆是私事与个人选择,又和他们的贡献、身份有什么必然联系呢?

提到杨振宁,一个不可忽略的名字是李政道。从1946~1962年,两人的合作长达16年,曾经焦不离孟,孟不离焦,同出吴大猷和费米门下,因宇称不守恒理论永被后世学者铭记,同获诺贝尔奖,最后却断然决裂,数十年虽对面而如陌路,不能不谓遗憾。

李政道比杨振宁小4岁,生于上海,在西南联大读大学二年级时,经吴大猷推荐进入芝加哥大学当研究生。当时,杨振宁在芝大已经是小有名气的“学生老师”,李政道却还是“后学小子”,杨振宁对李政道的帮助甚多,以至于后来回忆道“在芝加哥的岁月里,事实上我倒成了他(李政道)的老师”。1951年,在杨振宁的建议和帮助下,李政道前往普林斯顿高等研究院做博士后研究,两年后又转去哥伦比亚大学。两人一直保持每周定期的互访。

从1954~1956年,杨、李二人都在关注后来将他们推上成功巅峰的宇称不守恒问题。1956年4月初,第6届国际高能物理会议在罗切斯特大学召开。杨已是第5次参加这个会议,在最后一天的讨论会上应邀做该问题的介绍报告。第一次参加该会议的李政道也参与了讨论,物理学家费曼和布洛克还同他交流了一些看法。一个月后,杨、李二人就提出了宇称不守恒的假说。

对于是谁最先迈出了关键的一步,杨、李二人各执一词。作为外人,没有探知真相的可能,也没有这样的必要。我们只知道,这一年5月,本来计划前往日内瓦参加学术会议的吴健雄因为深知此事重要,留下来与美国国家标准局的4位物理学家进行了检验实验。1957年1月9日,实验结果证明了杨、李假说的正确性。杨振宁在美国物理学会年会上介绍这一成果时,会场爆满,以至于有人甚至“爬上了吊灯”。宇称不守恒定律是如此的重要,一向矜持的瑞典皇家科学院也打破了常规,不到一年就把物理学奖授予两名年轻的中国人。

就在两人的声望如日中天之时,不和的阴影却也开始弥漫开来。未出名时,论文的排名或许可以风水轮流转,但成名后,尤其是论文的重要性开始凸现出来,争执却变得无法避免。这种争执在1962年随《纽约客》上的一篇文章到达顶点,这年夏天,两人公开决裂,“永远分手”。

杨振宁和李政道的恩怨,在许多人看来,无非是“学院里的分赃不均”,但事实可能并非如此。杨、李后来都有多次与他人合作的经历。杨振宁三大成就中另外两项——杨-米尔斯规范场理论和杨-巴克斯特方程,也是与人分享,但却没有蹈杨、李之争的覆辙。

其实,这种不和,或许可以从更久远的过去中找到解释。无论是世家还是贵族,它们的力量和魅力,都在于可以超脱于凡世,维持一个自我的外人无法轻易进入的小圈子。在贵族式微的时代,转向高深的不足为稻粱谋的学术,成为许多最后的贵族的选择。所以,会有袁家兄弟、吴家兄弟、陈省身、杨振宁……身为圈外人的华罗庚、李政道,不可能不与圈子中的人发生接触,但却又无法越过那道看不见的障碍。那种发自内心的沮丧与失落,同今日网络上因杨、翁订婚而引发的俗世百相,大约并无本质的区别。

杨振宁:游弋于数理之间

◎夏雨

当代爱因斯坦?

在《走在时代前面的科学家——杨振宁》一书中,传记作者高策这样阐释自己的推断:“在物理学上,爱因斯坦有第一层次的三大贡献:广义相对论、狭义相对论和光量子说,杨振宁也有同一层次的三大贡献:宇称不守恒、规范场理论和杨—巴克斯特方程。相对论是关于引力相互作用的理论,而规范场是关于包括引力相互作用在内的四种力的基本理论,二者完全可以相提并论。”

硬地将两个不同时代的人物进行对比,无疑是蹩脚的。套用科学史家托马斯·库恩成名作《科学革命的结构》中的一些观点,我们就能发现其中的勉强之处:爱因斯坦处在科学革命的高潮期,而杨振宁处于科学发展的常规期。与之相对应,爱因斯坦的科学地位是在短时间内就确立的,而被誉为杨振宁最大贡献之处的规范场理论,其价值是在以后的科学实践中逐步被认可的,时间跨度更长达20年。

更为重要的是,杨的三大成就都不享有独立的发现权,这点对于学术贡献的评价极为重要。他与李政道分享了宇称不守恒的发现,与米尔斯分享了规范场理论,与巴克斯特分享了自己在统计力学中的最高成就。相比之下,爱因斯坦则更像个独行侠,光量子理论、狭义相对论和广义相对论都是他一手炮制的。于是,一些人遗憾地称杨振宁为“科学盛宴的陪客”。

走出黑屋子

47年前,获奖后的杨振宁这样表达他的顿悟过程:“那时候,物理学家发现他们所处的情况就好像一个人在一间黑屋子里摸索出路一样。他知道在某个方向上必定有一个能使他脱离困境的门。然而究竟在哪个方向呢?”经过“大胆假设、小心求证”的煎熬阶段之后,杨看到了光明,“原来,那个方向就是宇称守恒定律不适用于弱相互作用”。

理论物理学家爱美,杨振宁更是其中的典范。此前,科学之美是用对称的观念来演绎的。这一被物理学家理解和认同的普适法则,在杨之前的科学界是极为流行的。即使在今天,人们津津乐道的电视名片“时间隧道”,通篇的依据也就是这个对称法则。

打破常态美需要勇气,而其决定因素,往往也就是偶发的一丝灵感而已。1956年杨振宁与其合作伙伴李政道提出了“弱相互作用下,宇称不守恒”的新观念。很快,经过实验物理学家吴健雄女士的实验验证,原先的“宇称守恒定律”被无情地打破,也正因此,在成果发表的第二年,他们就获得了诺贝尔奖。

有科普作家这样戏言这一深奥的理论,“粒子照镜子,里外不一样!”在一些回忆文章中,杨、李两人这样介绍当时的科学背景:

“50年代初从宇宙线里观察到两种新的粒子θ和τ,它们具有很不同的衰变模式。θ衰变为两个π介子,τ衰变为三个π介子。但奇怪的是,科学家经过很精密的实验测量,发现θ和τ这两个不同的粒子居然有完全一样的寿命和质量。假使τ和θ是不同的粒子,为什么它们的质量也会几乎完全一样呢?如果认为它们是同一个粒子,它们怎么会具有完全不一样的微观特征呢?

“在1956年以前,从经典物理到近代物理,都是讲究对称的物理。1956年以后,大部分的物理现象都发现了不对称。电荷的正负也不对称,时间反演也不对称,真空也不对称……当然,并不是1956年忽然间宇宙改变了什么,而是1956年我们发表的宇称不守恒的文章,改变了整个物理学界以前在‘对称’观念上的一切传统的、根深的、错误的、盲目的陈旧见解。”可以说,宇称不守恒理论成就了杨、李二人的科学地位,也成为影响近代粒子物理学发展进程的一项标志性事件。遗憾的是,该项源于残缺之美的科学成就,其结果也是残缺的,“中国的居里夫人”吴健雄与诺奖无缘,成名后的杨、李也因此而分道扬镳。

该获第二次诺贝尔奖?

对于杨振宁而言,最高成就指的是他在1954年与米尔斯共同提出的规范场理论。

与以前阿贝尔规范场描述的电磁场不同的是,杨阐释的是一种存在着非线性相互作用的场。我们知道,自然界中存在着四种基本的相互作用,包括强相互作用、电磁作用、弱相互作用、引力,其中传递这些作用的恰是杨描述的规范场。

稍显遗憾的是,直到历经了多年的冷漠和疑惑之后,科学界才认识到它的重要价值。10年前,杨振宁因此获得了另一项科学大奖——费城富兰克林学院颁发的鲍威尔科学成就奖,并被给予了“已经排在牛顿、麦克斯韦和爱因斯坦的工作行列中,并必将对未来几代有类似的影响”这样的赞誉。美国“氢弹之父”泰勒更是坦率指出,杨振宁在规范场理论方面的工作“应该第二次获得诺贝尔奖”。

对于杨的这一巅峰之作,科学界是这样被撼动的:它开辟了一个新的研究领域,为人类对宇宙基本作用力和自然规律提供了理解;是20世纪最伟大的理论结构之一,是继麦克斯韦的电磁场理论、爱因斯坦的引力场理论和狄拉克的量子理论之后的最为重要的物理理论;比起“宇称不守恒”来,它的贡献还要基本,意义还要深远。世界万物总会存在着某种联系。该理论发表20年之后,人们惊奇地发现,数学上的纤维丛(可用一个棉桃或一条马尾进行比喻的抽象概念)就是规范场理论的数学基础。不久前仙逝的数学大师陈省身,除了与杨私交甚笃外,更是这种机缘的见证人。

“我并没有跟陈先生讨论过,因为隔行如隔山,彼此并不看对方的文章。等对纤维丛比较了解以后,我才知道,原来规范场所形容的物理场景就是建筑在一个数学的结构上的,而这个数学的结构就是纤维丛,它是由陈先生领导开创的。”杨振宁接受采访时,经常会讲起这段故事来。

数学物理大师

在学术界,数学物理指的是一门学科,是“研究物理的数学”。在历史上,牛顿、高斯、爱因斯坦都曾是伟大的数学物理大师。到了20世纪下半叶,杨振宁的出现,又使得数学物理这一领域高潮迭起,变得异常活跃。

在普通人眼里,杨振宁是极富科学感觉和数学天才的天才型物理学家。他的思维长期游弋在物理和数学的交叉领域,因而也就收获颇丰。除了杨—米尔斯规范场理论外,杨—巴克斯特方程也是数理杂交获得的另一宠儿。

该方程由杨振宁在1967年和巴克斯特在1972年分别提出,描述的是一个基本的数学结构,在物理与数学方面都有广泛的应用。在1990年召开的国际数学家大会上,四位菲尔兹奖获得者中有三位的工作都与杨—巴克斯特方程有关,其中,菲尔兹奖被誉为数学界中的诺贝尔奖。由此可见该项成就也非一般。当然,杨振宁对物理学的贡献决不仅上述孤立的三项,在基本粒子、统计力学和凝聚态物理学等诸多领域,他都有所涉猎和建树。

近年来,脱离研究一线的杨振宁,更爱用其擅长的思辨能力,来提炼其对宇宙万物的独特理解。早在6年前,他在题为《美与物理学》的演讲中这样描述海森堡和狄拉克的迥异风格:前者文章的特点是朦胧、有渣滓,后者文章的风格是“秋水文章不染尘”;读了前者的文章,你会惊叹他的独创力,然而会觉得问题还没有做完,而读了后者的文章,你也会惊叹他的独创力,同时却觉得他似乎已把一切都发展到了尽头。

同样,我们想知道,在今天,或者若干年后,后来的物理学家该对杨振宁的学术风格做何评价呢?

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