闲谈杨振宁先生的故事（中）
1929～1937 年，杨振宁在清华大学度过了8 年的幸福时光。杨振宁回忆说，上世纪30 年代的清华园，像一个避风港，将处于内忧外患的另一面中国挡在了外边。2003 年，杨振宁回国，全职在清华工作，他觉得自己的人生像是画了一个圆。P034
1929 年，33岁的杨武之是受熊庆来邀请一起筹建清华数学系的。1914 年，杨振宁的父亲杨武之考入北京高等师范学校预科（现北京师范大学），是在中国本土接受现代科学教育的第一代中国大学生。1923 年，杨武之通过安徽省公费 留学考试，去了芝加哥大学。纵观杨武之的一生，他代表着少数处于新旧交替时代年轻人的命运——他们出生于知识分子家庭，打小以国学为基础，又受“西学东渐”的影响，是在中国本土接受现代科学教育的第一代中国大学生。他们在中国19、20世纪之交严重的民族和社会危机中不断觉醒，后来出国留学，成为佼佼者。他们将民族振兴视为己任，日后多终身投于教育，培养科学救国人才。P038
清华园的子弟并不多，只有几十人。杨振宁矮壮，眼睛格外有神，因为头大，被伙伴们称为“杨大头”。杨振宁是这些孩子中的“小老大”，有主张，又喜欢冒险。他骑自行车，一定要选择崎岖狭窄的道路，尤其喜欢骑着车从两块木，板搭成的小桥上俯冲而下。杨振宁记得有一次，他骑着自行车带着4岁的弟弟往下冲，结果冲撞到一个障碍物，自行车和人都飞了出去，弟弟脑袋蹭了一个大口子，出了很多血。他还会跟熊庆来的儿子熊秉衡等人养蚂蚁、捉蝌蚪，几个人还自制了一台幻灯机，用大饼干盒做成，里面安上一个灯泡，再加上一个透镜，无论照片、图画、文字，黑白彩色，都能清晰地投影在墙壁上。他们还郑重其事组织了“放映场，，，在客厅里摆了许多椅子，矮凳子在前排，高椅子在后排，要凭券入座。
这群自小就在人文、科学、艺术等领域受过良好熏陶的孩子，乐观、开朗、 自信，拥有比同龄人更多接触到知识的机会，很多日后成为各个领域的翘楚。邓以蛰的儿子邓稼先是中国核武器研制与发展的领导者，主持研制了中国的原子弹和氢弹：梅贻琦的儿子梅袒彦1943 年投入抗战，随后到美国留学，1954 年回国后在清华大学水利系任教；化学系主任张子高的儿子张怀祖致力于石油炼制和石油产品的研究，创建了炼制系石油工学实验室，是中国石油大学的创始人之一；杨振宁成为世界知名的物理学家， 1957 年与李政道一起拿了诺贝尔奖，是中国科学家首次获得诺奖。P040
在西南联大的日子是艰苦的，却也是杨振宁一生学习新知识最快的阶段。“你们没有见过中国从前那样落后的情形，这种感触，对于我的整个生活以及世界观，特别是对于个人应该做什么事情，有决定性的影响，很多人常常问，为什么西南联大能那么成功？答案很简单，因为西南联大当时不过1000多名学生，规模很小，可是我们所有的人都有救亡的意识，都觉得国家民族面临生死存亡之关口，在那样一个困难的时候，我们还能够坐下来学一些学术上的东西，非常不容易，所以，大家都非常珍惜每一分钟、每一秒钟，这是西南联大成功的基本原因。”p043
1943 年的庚款留学强调航空和物理专业。西南联大历史系教员何炳棣参加了这场考试，何炳棣记得参与遴选的专业总共有22个，参与者百余人。考试那天是8月25日星期四。他报考的西洋史专业共考八门，为时四日。当时由于防日本空袭，上午一场7 N10时，下午一场15- 18时，每场三个小时。这一次考试，直到1945 年春天才出结果。
物理考生全国只录取了一名，是22岁的杨振宁。其他录取的人还有洪潮生、钟开莱、吴仲华、沈申甫等人，对应的专业分别是无线电学、数学、内燃机专业、航空工程等。洪潮生回国后致力于中国低温物理与低温技术研究；钟开莱则留在了美国，后来出任斯坦福大学数学系主任，为世界公认的20世纪后半叶“概率学界学术教父”；吴仲华创办了中国第一个燃气轮机专业，并参与制定了科学技术发展远景规划；沈申甫后来致力于航空航天领域，成了美国两院院士。
杨振宁被录取是带着学习高压电实验的任务的。在他的庚款留美的准考证上。在他报考物理项目下面明确注明了这一点。这意味着他要去做加速器物理的实验工作。按照规定，所有考生在出国之前，有一年的留学预备考察时间，会有专门的指导员负责考核该生的预备期间的表现，并帮助其明了国家需要。赵忠尧和王竹溪是杨振宁的指导员。两位都教过杨振宁，对他的能力和特长非常了解，为了人尽其才，他们给清华大学庚款委员会写了一封信，希望可以让杨振宁自由从事理论物理的研究。去普林斯顿大学深造。两 ‘人的提议并未获得应答。原因很简单，每个留学生都赋予了填补国内学科空白的责任。
1945 年去美国时，杨振宁只有23岁。对于他来讲，最初去美国的目的与其说是出于个人对学术的追求，更多的还是国家赋予的责任。“我总得回中国去，回国后，我觉得理论物理没有什么用，中国需要的是实验物理，所以我要做这方面的工作。”在去阿里森的实验室前，杨振宁对费米说。
1948 年，在泰勒找来几天后，杨振宁接受了对方的建议，专心写他的博士论文，这是杨振宁个人的一种解脱，杨振宁说“自己如释重负，，，他终于可以全力投入自己擅长和热爱的领域了。1948 年 6月杨振宁得到博士学位。“我的博士论文是我进入对称与不变性(Invariance)领域的第一篇文章。紧接着又发表了我在此领域中第二篇文章，是关于丌O的： 自旋的工作，其中仔细分析了场论中不变性的群论表示。这两篇文章使我一跃而成为用群论与场论分： 析对称的专家。那时此领域才刚刚开始，能在那时进入此领域是极幸运的。”杨振宁说。P062
1955 年，杨振宁33岁，在研究院获得终身职／位——这样的职位只有20多个。杨振宁在普林斯顿高等研究院待了17 年，这是他一生创造力最为丰富的阶段。跟其他理论物理学家单打独斗的研究风格不一样，在中国文化熏陶中长大的杨振宁开放，善1于沟通、交流，很愿意与他人合作，包括后来获得诺奖的宇称不守恒定律以及后来被物理学 界公认为杨振宁一生最高成就的杨—米尔斯理论都是合作的， 结果。物理学家戴森曾经概括杨振宁取得成功的三个重要特点，其中一个就是团队精神。“合作有很多的好处，你在讨论一个问题，有时候走不通了，你1 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，这是很重要的一个研究 至的途径。所以我认为：和别人讨论往往是十分有用的研究方法。”杨振宁说。
众多的合作者里，最重要的一位便是李政道。李政道比杨振宁小四岁，同样来自西南联大。他来美国的途径与杨振宁不同。1945 年，第一颗原子弹爆炸后，国民政府意识到了核武器的威力，决定遴选学生出国学造原子弹。吴大猷推荐了李政道，当时李政道才 19岁，读大二。与他一起入选的还有日后组织领导中国原子弹、氢弹研究设计的朱光亚，曾担任国防科技大学副校长的孙本旺以及成为台湾“中央研究院”院士的徐贤修等五名学生。1999 年，有人曾询问吴大猷为何选择一位大二年级的学生去美国深造。吴大猷说，看一个人要看他的智慧、基础，看他的发展趋势和潜力。他觉得李政道天赋好，有智慧，思想活跃，反应快，学习基础扎实，知识面广，虽然只是大学二年级，但实际水平超过了大学毕业生。
1926 年，李政道出生于一个中产阶级家庭。他的曾祖父、祖父、伯祖父都是东吴大学（今苏州大学）的主要创办人。父亲李骏康是南京金陵大学农业化学系第一届毕业生，大学毕业后在上海一家德国化肥厂制造化肥，后来又进入上海的洋行，充当化肥进口贸易代理商。母亲毕业于上海启明女子中学。夫妻两人共有六个子女。李骏康对／L女的教育很重视，他们为每个孩子请了家庭教师，让他们全部接受了高等教育。
因为战争，李政道小学、初中和高中部未完成学业，全部依靠同等学力升学。1941 年太平洋战争爆发，上海沦陷。16岁的李政道和二哥一起到达江西赣州，进入江西临时中学读书。因为战争影响，学校没有老师，没有设备，学生只能自学。李政道很快就把中学的课程学完，特别是数学、物理更是成绩突出，每次考试几乎都是满分。有一段时间，他还担任了低年级学生的老师。P066
从1956 年到 1962 年，杨振宁和李政道共同写1 了32篇论文，范围从粒子物理到统计力学。“合作紧密而富有成果，有竞争也有协调。发挥出我们每个人的最大能力。合作的成果大大多于每个人单独工作可能取得的成果。”李政道说。和两人都熟识的物理学家伯恩斯坦(Jeremy Bernstein)曾经写过一篇文章，描述两人的科学合作：他们两个人都能说中文和英文，但在讨论物理问题的时候，几乎完全是用中文，因此旁听者只能够偶尔猜测一些听起来有些熟悉的单词，是杨、李无法找到合适中文翻译的物理名词，或者有时候可以听到像是“哦，现在我了解了”这样的英文短句。他们讨论任何物理问题，都是兴致昂扬，而且常是用极大的嗓门。他们两人对于进行彼此间的计算竞赛，有着极大的乐： 趣，由于他们都是极端敏锐快捷的思考者，因此观看或聆听他们的工作进展，是既兴奋又令人疲惫的经验。
普林斯顿高等研究院院长奥本海默则说自己最喜欢看到的风景，就是杨、李两个人走在普林斯顿的草地之上，特别的赏心悦目。P068
20世纪以来，对称性成为整个物理学的基石，又被称为宇称守恒。物理学家认为，若某事物、某性质、某规律在某种变换之后仍保持不变就称为具有对称性。简单来说，当一个物体在镜中显现的时候，镜子就把它的右变成左，反过来应该也是一样。不管是相对论的提出，还是量子力学的发展，都依赖于对称性。可是到了20世纪50 年代中期，物理学家们突然觉得所有人都被关在了一个黑屋子里，他们发现了用对称性解释不了的问题。“他知道在某一个方向一定有一个门可以走出去，但是这个门在哪个方向昵？”
让众多物理学家疑惑不已的问题是当时发现的一批新粒子。1930 年以来发现的其他粒子，都有一个反粒子，质量相等，当二者碰到一起时它们就互相湮灭，变成各种类型的能量。但新的这批粒子却呈现出不一样的特点。尤其让人诧异的是9和T两种粒子。这两种粒子无论是电荷、自旋还是质量都一模一样，它们生命都很短，会很快衰变成其他的粒子。奇怪的是衰变结果却不一样：9粒子在衰变的时候会产生两个兀介子，而下粒子在衰变的时候会产生三个兀介子。这是与对称性不相符合的。物理学家们试图解释两个粒子不是同一种粒子，结果在做了实验后却发现，对9和T的质量的测量越来越精细，结果却越来越证明9和T的质量是完全相同的。
这个难题引起了整个物理学界的探讨。1956 年举行的第六届罗彻斯特会议是国际高能领域最重要的物理会议，大家的关注点依然是O-T之谜。有物理学家提出宇称可能不守恒的假设去解释上述问题，但他没有勇气提出来，只得委托另外一名物理学家费曼(Feynman)帮忙提出。杨振宁在发言后针对这一想法做了讨论，他的表达被记录在会议纪要中：只要我们对于9—T的简并还不太清楚，我们对于这个问题最好思想开放。沿着这开放的思路，费曼代波洛克(Block)提出了问题：是不是9和T是同一粒子的不同宇称态，这一粒子没有确定的宇称；也就是说，宇称是不守恒的？这就是说，自然界是不是有一种明确确定右手或左手宇称的途径？杨振宁说，他和李政道研究过这一问题，但未得到任何确定结论。……因此，或许存在一种粒子具有两种宇称……或许可以说宇称守恒……是可以被破坏的。可能弱相互作用都是来自这同一来源：即空间一时间对称的破坏。
在会议结束后，杨振宁和李政道开始了大量的计算。他们的目标很明确，即关于弱作用中宇称守恒。 在没有实验支持的情况下，却一直为人们长期相信，我们怎么知道这一规律一定正确？他们接连三个星期进行了紧张的工作，最终写出‘一篇名为《弱相互作用中的宇称守恒质疑》的论文。杨振宁曾描述过当时他们对这一问题的见解的感受：“事实上，这是令人吃惊的。但是更令人吃惊的是：物理学家所熟知的空间一时间对称定律很可能要被破坏掉。这一前景我们过去没有想过，而是在做各式各样的努力去解O-T 之谜遭受失败之后强迫我们得到这一结论的。”
在论文的其余部分，他们给出了需要做的实验的详细介绍。杨振宁记得，1956 年 6月，他们把这些结果写成预印本，寄去《PhysicalReview》，也寄了很多份给同行们。很快就收到一致的回应：宇称绝对不会不守恒，杨、李所建议的实验都是浪费时间与资源。即使是一直在普林斯顿高等研究院的著名理论物理学家戴森，在看了两遍已经发表在《Physical Review》上面的论文后，也只是认为文章“很有意思”。20世纪最伟大的理论物理学家之一泡利，是首先提出中微子概念的人。在1957 年 1月17日给朋友的信中，泡利写道：“我不相信上帝是个轻度左撇子，我愿意拿一大笔钱来打赌。”
大部分实验物理学家对于杨振宁和李政道给出的实验内容是不看好的。他们认为验证的实验相当复杂，而且很有可能最后的结果还是证明宇称是守恒的。这时候，哥伦比亚大学副教授、华裔物理学家吴健雄決定由她所在的实验室来做这一实验。吴健雄44岁，1956 年之前， 已因在B衰变方面所作过的细致精密又多种多样的实验工作而为核物理学界所熟知。杨振宁曾回忆说，上世纪50 年代，在吴健雄之外，他们也和其他科学家谈过有关实验验证宇称是否守恒的问题，但只有吴健雄看出其重要性，“在那个时候，我并没有： 押宝在宇称不守恒上，李政道也没有，我也不知道有任何人押宝在宇称不守恒之上。吴健雄的想‘ 法是，纵然结果宇称并不是不守恒的，这依然是一个好的实验，应该要做，原因是在过去，p 衰变中从来没有任何关于左右对称的资料”。
吴健雄出生于江苏苏州，毕业于国立中央大学（今南京大学）物理系。她是上海人，讲英语有浓重的上海口音。吴健雄长得端庄秀丽，特别喜欢穿旗袍，这个习惯她保持了一生。1936 年她从南京出发进入美国加州大学伯克利分校，老师是欧内斯特，劳伦斯、塞格瑞、奧本海默等物理学“巨头”。吴健雄比杨振宁早10 年抵达美国，作为一个女性，她在学界的经历一直不算顺利。在伯克利大学的第二年，她成绩很好，想要申请奖学金，可那时的美国对中国学生很歧视，系主任因为担心董事会有意见，只给了她很少的助读金。P070
1956 年，吴健雄开始做相关的实验。她为此特意取消了去东亚的学术会议，这原是她1936 年离开中国以后，20 年来头一次回到东亚去。这个实验面临着两个核子物理实验从未有过的挑战，一是要让探测 B 衰变的电子探测器在极低温的环境下还能保持功能正常，另外则是要使一个非常薄的臼放射源，保持其原子核极化状态足够长的时间，以得到足够的统计数据。吴健雄并不太了解低温物理，为此她联系了华盛顿标准局，那里有一个以低温环境达成原子核极化的实验室，她说服了负责人安伯勒一起做实验。
实验进行得相当困难，他们不仅要找到最好的放射源，还要将放射源极化。实验从1956 年 6月一直做到第二年 1月。在此期间，随着吴健雄实验的进展，物理学界已渐渐开始有更多人谈论这件M，形成一种极端热烈的气氛。1957 年1月，他们的实验结果证明了杨振宁和李政道提出的宇称不守恒假设。吴健雄等人将实验报告论文寄到《物理评论》。1月15日这一天，哥伦比亚大学为这项新的发现举行了一次记者会，这是史无前例的。主持人是哥大物理系资望最高的教授伊西多·艾萨克，拉比，他当时正在休假，是从麻省理工学院赶回来的。和这个科学新发现有关的哥大科学家，包括吴健雄、李政道、李德曼、加文等人都出席了。哥伦比亚大学物理系教授拉比在会上说：“可以说一个完整的理论体系（宇称守恒）从基础上被打碎了，我们不知道如何把碎片重新拼起来。”
1957 年12月，一场盛大的诺贝尔奖颁奖仪式在斯德哥尔摩音乐厅大礼堂举行。《斯德哥尔摩狂欢曲》的音乐在大厅里回荡，氛围是愉快、和谐和严肃的。大厅里有一两干人，包括瑞典皇室成员、内阁成员、各国大使以及瑞典中央银行的高级管理人士等。女士们穿着节日的盛装；所有的男士都按照要求统一穿着黑色的燕尾服， 白色领结打在雪白的衬衫上。35岁的杨振宁和31岁的李政道成为典礼上最为闪耀的一对年轻人，按照学科的顺序，他们在出场时走在最前面。那时，人们还没有意识到，他们此后将难以在公开的场合看到两人如此地和谐——在争论究竟谁是宇称不守恒关键问题的提出者上面，两人难以达成一致，最终走向了分裂。
对于杨振宁和李政道的决裂，物理学界有着许多的看法和猜测。有人认为诺贝尔奖的盛名使得两人自我膨胀起来，慢慢造成彼此的伤害。他俩芝加哥大学的同学戈德伯格曾说，他不知道也不想知道杨振宁和李政道为什么吵架，但是对于两个人的決裂非常伤心，“（这是）他们两人巨大的损失，也是科学界的巨大损失”。另外一位物理学家佩斯则认为，李政道和杨振宁都很强，两个这么强的人有这么亲密的关系，決裂几乎是不可避免的。物理学家戴森，曾经和杨振宁在普林斯顿比邻而居，在接受传记《杨振宁传——规范与对称之美》的作者、台湾学者江才健的采访时，他提到有一天杨振宁的大儿子杨光诺来他们家参加儿子的生日会。当时，一位女士问起杨光诺长大要做什么事情，只有七八岁大的杨光诺回答说：“I want to get the Nobel prize alone.（我要独自拿到诺贝尔奖。）”江才健在书中写道，李政道也说过他希望一个人得奖的话。P071
吴砺
2021.8.5
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发表于 2021-8-9 10:52:14
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