楊振寧在世界物理學家「英雄榜」中的地位有多高

　　2017-02-23 22:25:01　來源: 澎湃新聞網(上海)  

　　澎湃新聞記者 王盈穎 實習生 孫樂穎

　　95歲的楊振寧先生轉為了中科院院士，這消息一時之間成為頭條新聞。捎帶著，他在近兩年前放棄美國國籍的事也為人所知。

　　楊振寧曾說，走了很遠的地方又回來了。小時候他住在清華大學，赴美求學后留美任教，2003年又回國定居，在清華園一棟命名為「歸根居」的小樓里。一生畫了一個圓。

　　「50年代有很多人回來，也有很多人沒有回來。如果你總結起來問，回來的人所做的事情，比起沒回來的人一生所做的事情，哪個是更值？我想沒問題的回答是，回來的人做的事情更成功。」在留學后回不回國的問題上，楊振寧曾如此對澎湃新聞（www.thepaper.cn）總結他的看法。

　　作為一位物理學家，他最為純粹和本質的標籤是學術。

　　提到楊振寧，「弱相互作用中宇稱不守恆」、「楊振寧-米爾斯非阿貝爾規範場」這兩個深奧的短語無法繞開。前者讓楊振寧和合作者李政道一起榮膺1957年的諾貝爾物理學獎，後者則被公認為楊振寧的「最高學術成就」。

　　

　　楊振寧和李政道獲1957年諾貝爾物理學獎。

　　「我們常常可以聽到一些物理學家的名字，像麥克斯韋、愛因斯坦，量子力學初建時的海森堡、薛定諤以及狄拉克。現在再要往下排的話，我想楊先生的名字就要算在裡面了。」清華大學高等研究院原院長聶華桐教授曾如此評價楊振寧在物理學家「英雄榜」中的地位。

　　而作為一位具有國際盛名的科學家，他為中國科學事業提供力所能及的幫助。比如1981年他在當時任教的紐約州立大學石溪分校設立專項獎金，捐資支持中國各高校和研究所人員前往石溪做訪問學者，中國科學院院士孫昌璞、中國科學院大學副校長蘇剛都曾受惠於此。

　　弱關係中的宇稱不守恆：「一項了不起的破壞活動」

　　楊振寧是在1945年11月24日，一個陰鬱天，在美國紐約赫德遜河邊的一個碼頭下了船。如今回憶，他說：「美國是一個美麗的國家，是一個給了我做科學研究非常好的機會的國家。」

　　1950年代的美國正值粒子物理研究的熱潮，但當時有幾個無法用現有理論解釋的「怪象」。如果用最簡單的假設——宇稱是不同的，的確可以解釋這些奇怪的現象。但在當時，「宇稱守恆」是奉為圭臬的基石。所謂宇稱守恆，可以理解為「物理規律在最深的層次上不分左右」，這幾乎如同「常識」般在人們心中，幾乎沒有人意識到要推翻這個理論。此外，起初尚不完善的研究以為，之前的β衰變實驗已經證明了宇稱守恆。

　　當時的物理窘境是，無人推翻「宇稱守恆」，也無人能解釋「怪象」。

　　而楊振寧和李政道的研究則捋開了之前浮在「怪象」的濃霧。1956年6月，他們以合作者身份，在《物理評論》發表文章，證明由於之前的β衰變實驗不夠複雜，其實驗不能證明宇稱守恆，並提出了幾類新實驗，或可驗證宇稱不守恆。

　　去驗證這項理論的人是另一位著名美國華裔女物理學家吳健雄及其合作者。他們挑選了楊振寧、李政道在論文中建議的一種實驗，並在半年後宣布，β衰變中宇稱不守恆。這與楊振寧、李政道的「弱關係中的宇稱不守恆」理論相符。

　　

　　吳健雄。

　　在驗證之前，有科學家認為「我不相信上帝是一個無能的左撇子，我敢出大賭注同人打賭，相信實驗必將給出電子按角動量對稱分佈的結果」。可想而知，吳健雄的實驗結果驗證了楊振寧和李政道的理論后，給予原本的物理學「大樓」多大的建設性「衝擊」。

　　「發現宇稱不守恆、發現左手和右手手套並非在各方面都對稱，是一項了不起的破壞活動，它摧毀了在前進道路上的思維結構的基石，這個結構以後經過30年才建立起來。」 1999年，在楊振寧榮休學術討論會上，美籍英裔數學物理學家弗里曼·戴森（Freeman Dyson）總結道。

　　楊振寧-米爾斯非阿貝爾規範場：「非常簡單而又非常漂亮」

　　在楊振寧和李政道發表宇稱不守恆論文的第二年，也就是吳健雄公布實驗結果的當年，1957年的諾貝爾物理學獎公布，楊振寧和李政道獲獎。將獎項授予一個「出爐」不久的研究，這在諾貝爾獎歷史上並不多見。

　　有人說，楊振寧是可以捧得兩個諾貝爾獎的人，因為「楊振寧-米爾斯非阿貝爾規範場」發生的「學術漣漪」之深遠甚至超過了「弱相互作用中宇稱不守恆」。

　　「楊振寧-米爾斯非阿貝爾規範場」的命名暗示了這是另一次學術合作。米爾斯（Robert Mills）是當時與楊振寧同辦公室的博士生，1954年10月，他們在《物理評論》期刊發表論文，構建了這一可以與牛頓萬有引力、愛因斯坦廣義相對論相提並論的理論。

　　

　　楊振寧和米爾斯合影。

　　「楊振寧-米爾斯非阿貝爾規範場」發表的時間早於宇稱不守恆，但等楊振寧因宇稱不守恆名聲大噪而獲諾獎時，「楊振寧-米爾斯非阿貝爾規範場」尚未被人重視。

　　「1954年，楊先生和米爾斯寫出文章時，楊振寧-米爾斯規範場還不被承認是物理，而只是一個數學結構，是一個可能對物理有用的數學結構，但到1972年，這個非常簡單而又非常漂亮的數學結構被正式承認是物理的一個基本結構，並最後奠定了弱相互作用的基礎。」聶華桐說。

　　物理教科書中一個通用的表述是說，各種物質之間的基本相互作用有四種：電磁作用、萬有引力、弱作用、強作用。而這四種相互作用中，有兩種（弱作用、強作用）是基於「楊振寧-米爾斯非阿貝爾規範場」的數學結構。

　　楊振寧在數學與物理之間的融會貫通讓他更接近「上帝的秘密」。弗里曼·戴森說，正是楊振寧對數學的熱愛，使得楊振寧「正如使愛因斯坦和狄拉克一樣，對自然的神秘能夠比別人看得更遠一點。」

　　楊振寧與清華大學高等研究院

　　楊振寧在2003年決定回國，這個轉折點被他認為是選擇的正確道路之一。時歲81的楊振寧雖已經高齡，但在中國，他的身影依然會出現在關於中國科學的各個場合，直至今日。

　　在清華，「科學館」是一棟標誌性建築物，成立於1997年的清華大學高等研究院在此辦公。二樓最靠里的一個房間是楊振寧在清華的辦公室，他是清華大學高等研究院的名譽院長。

　　1997年，時任清華校長和副校長向楊振寧發出邀請，想按照美國普林斯頓高等研究院的模式，在清華建一個高等研究中心。楊振寧的學術鼎盛之期便是在是普林斯頓高等研究院工作期間。

　　20年過去，清華大學高等研究院在冷原子、凝聚態物理等方面成績亮眼。亮眼背後離不開楊振寧或直接或間接的牽橋搭線，從籌集科研資金到說服優質學者回國任教都有楊振寧的幫忙。

　　此次同楊振寧一起轉為中科院院士的姚期智教授在接受採訪時曾透露，當年毅然辭去普林斯頓大學終身教職，是應來自楊振寧的回國邀請。

　　而作為楊振寧的弟子，斯坦福大學物理系教授張首晟擔任清華大學高等研究院的特聘教授，每年回國數月授課，這與楊振寧不可說沒有關係。

　　很難通過公開的資料去統計，有多少位具有國際影響力的學者回清華或者回國任教是受楊振寧邀請。但可以肯定的是，楊振寧深知，這樣的學術迴流有多麼重要，因為這些學者會帶來國際上最新的發展、最值得注意的領域，帶來最稀缺，也是最重要的科學的「空氣」，抑或說是培養科學的「傳統」。他曾告訴澎湃新聞，這也是他認為中國科學在發展路徑中以前所沒有的，現在還未建立起來的。

　　據中青報此前的報道，楊振寧在清華大學雖有100萬人民幣年薪，但分文不取，悉數捐給清華大學高等研究院。不僅如此，他售賣在美房子的100萬美元、部分諾貝爾獎金都捐給了清華。

　　值得一提的是，2004年，清華物理系和基礎科學班大一的學生還上過他一學期的「普通物理」課。楊振寧對澎湃新聞說，「那一學期我想最大的收穫，不是同學的收穫，是我的收穫。」相比美國的同年齡學生，他發現清華的學生基本功紮實，有很強的責任感。

　　除了清華，南開大學理論物理室與楊振寧的淵源不得不提。1986年，楊振寧的好友、數學家陳省身初辦南開大學數學所，他邀請楊振寧參與南開大學理論物理室的創立，楊振寧欣然答應。

　　起初，由於經費緊張，南開大學理論物理室講習班的部分費用要靠楊振寧從香港募捐講課費。此外，不僅為南開大學主辦的國際會議籌集資金，楊振寧還從香港為南開大學數學所購買了第一台計算機和激光印表機。