閑談楊振寧先生的故事（中）

吳礪

                    閑談楊振寧先生的故事（中）

1929～1937 年，楊振寧在清華大學度過了8 年的幸福時光。楊振寧回憶說，上世紀30 年代的清華園，像一個避風港，將處于內(nèi)憂外患的另一面中國擋在了外邊。2003 年，楊振寧回國，全職在清華工作，他覺得自己的人生像是畫了一個圓。P034

1929 年，33歲的楊武之是受熊慶來邀請一起籌建清華數(shù)學系的。1914 年，楊振寧的父親楊武之考入北京高等師范學校預科（現(xiàn)北京師范大學），是在中國本土接受現(xiàn)代科學教育的第一代中國大學生。1923 年，楊武之通過安徽省公費 留學考試，去了芝加哥大學�？v觀楊武之的一生，他代表著少數(shù)處于新舊交替時代年輕人的命運——他們出生于知識分子家庭，打小以國學為基礎(chǔ)，又受“西學東漸”的影響，是在中國本土接受現(xiàn)代科學教育的第一代中國大學生。他們在中國19、20世紀之交嚴重的民族和社會危機中不斷覺醒，后來出國留學，成為佼佼者。他們將民族振興視為己任，日后多終身投于教育，培養(yǎng)科學救國人才。P038

清華園的子弟并不多，只有幾十人。楊振寧矮壯，眼睛格外有神，因為頭大，被伙伴們稱為“楊大頭”。楊振寧是這些孩子中的“小老大”，有主張，又喜歡冒險。他騎自行車，一定要選擇崎嶇狹窄的道路，尤其喜歡騎著車從兩塊木，板搭成的小橋上俯沖而下。楊振寧記得有一次，他騎著自行車帶著4歲的弟弟往下沖，結(jié)果沖撞到一個障礙物，自行車和人都飛了出去，弟弟腦袋蹭了一個大口子，出了很多血。他還會跟熊慶來的兒子熊秉衡等人養(yǎng)螞蟻、捉蝌蚪，幾個人還自制了一臺幻燈機，用大餅干盒做成，里面安上一個燈泡，再加上一個透鏡，無論照片、圖畫、文字，黑白彩色，都能清晰地投影在墻壁上。他們還鄭重其事組織了“放映場，，，在客廳里擺了許多椅子，矮凳子在前排，高椅子在后排，要憑券入座。

這群自小就在人文、科學、藝術(shù)等領(lǐng)域受過良好熏陶的孩子，樂觀、開朗、  自信，擁有比同齡人更多接觸到知識的機會，很多日后成為各個領(lǐng)域的翹楚。鄧以蟄的兒子鄧稼先是中國核武器研制與發(fā)展的領(lǐng)導者，主持研制了中國的原子彈和氫彈：梅貽琦的兒子梅袒彥1943 年投入抗戰(zhàn)，隨后到美國留學，1954 年回國后在清華大學水利系任教；化學系主任張子高的兒子張懷祖致力于石油煉制和石油產(chǎn)品的研究，創(chuàng)建了煉制系石油工學實驗室，是中國石油大學的創(chuàng)始人之一；楊振寧成為世界知名的物理學家， 1957 年與李政道一起拿了諾貝爾獎，是中國科學家首次獲得諾獎。P040

在西南聯(lián)大的日子是艱苦的，卻也是楊振寧一生學習新知識最快的階段�！澳銈儧]有見過中國從前那樣落后的情形，這種感觸，對于我的整個生活以及世界觀，特別是對于個人應該做什么事情，有決定性的影響，很多人常常問，為什么西南聯(lián)大能那么成功？答案很簡單，因為西南聯(lián)大當時不過1000多名學生，規(guī)模很小，可是我們所有的人都有救亡的意識，都覺得國家民族面臨生死存亡之關(guān)口，在那樣一個困難的時候，我們還能夠坐下來學一些學術(shù)上的東西，非常不容易，所以，大家都非常珍惜每一分鐘、每一秒鐘，這是西南聯(lián)大成功的基本原因�！眕043

1943 年的庚款留學強調(diào)航空和物理專業(yè)。西南聯(lián)大歷史系教員何炳棣參加了這場考試，何炳棣記得參與遴選的專業(yè)總共有22個，參與者百余人。考試那天是8月25日星期四。他報考的西洋史專業(yè)共考八門�S，為時四日。當時由于防日本空襲，上午一場7 N10時，下午一場15- 18時，每場三個小時。這一次考試，直到1945 年春天才出結(jié)果。

物理考生全國只錄取了一名，是22歲的楊振寧。其他錄取的人還有洪潮生、鐘開萊、吳仲華、沈申甫等人，對應的專業(yè)分別是無線電學、數(shù)學、內(nèi)燃機專業(yè)、航空工程等。洪潮生回國后致力于中國低溫物理與低溫技術(shù)研究；鐘開萊則留在了美國，后來出任斯坦福大學數(shù)學系主任，為世界公認的20世紀后半葉“概率學界學術(shù)教父”；吳仲華創(chuàng)辦了中國第一個燃氣輪機專業(yè)，并參與制定了科學技術(shù)發(fā)展遠景規(guī)劃；沈申甫后來致力于航空航天領(lǐng)域，成了美國兩院院士。

楊振寧被錄取是帶著學習高壓電實驗的任務的。在他的庚款留美的準考證上。在他報考物理項目下面明確注明了這一點。這意味著他要去做加速器物理的實驗工作。按照規(guī)定，所有考生在出國之前，有一年的留學預備考察時間，會有專門的指導員負責考核該生的預備期間的表現(xiàn)，并幫助其明了國家需要。趙忠堯和王竹溪是楊振寧的指導員。兩位都教過楊振寧，對他的能力和特長非常了解，為了人盡其才，他們給清華大學庚款委員會寫了一封信，希望可以讓楊振寧自由從事理論物理的研究。去普林斯頓大學深造。兩  ‘人的提議并未獲得應答。原因很簡單，每個留學生都賦予了填補國內(nèi)學科空白的責任。

1945 年去美國時，楊振寧只有23歲。對于他來講，最初去美國的目的與其說是出于個人對學術(shù)的追求，更多的還是國家賦予的責任�！拔铱偟没刂袊�去，回國后，我覺得理論物理沒有什么用，中國需要的是實驗物理，所以我要做這方面的工作�！痹谌グ⒗锷�的實驗室前，楊振寧對費米說。

1948 年，在泰勒找來幾天后，楊振寧接受了對方的建議，專心寫他的博士論文，這是楊振寧個人的一種解脫，楊振寧說“自己如釋重負，，，他終于可以全力投入自己擅長和熱愛的領(lǐng)域了。1948 年 6月楊振寧得到博士學位�！拔业牟┦空撐氖俏疫M入對稱與不變性(Invariance)領(lǐng)域的第一篇文章。緊接著又發(fā)表了我在此領(lǐng)域中第二篇文章，是關(guān)于丌O的：  自旋的工作，其中仔細分析了場論中不變性的群論表示。這兩篇文章使我一躍而成為用群論與場論分：  析對稱的專家。那時此領(lǐng)域才剛剛開始，能在那時進入此領(lǐng)域是極幸運的�！睏钫駥幷f。P062

1955 年，楊振寧33歲，在研究院獲得終身職／位——這樣的職位只有20多個。楊振寧在普林斯頓高等研究院待了17 年，這是他一生創(chuàng)造力最為豐富的階段。跟其他理論物理學家單打獨斗的研究風格不一樣，在中國文化熏陶中長大的楊振寧開放，善1于溝通、交流，很愿意與他人合作，包括后來獲得諾獎的宇稱不守恒定律以及后來被物理學 界公認為楊振寧一生最高成就的楊—米爾斯理論都是合作的，  結(jié)果。物理學家戴森曾經(jīng)概括楊振寧取得成功的三個重要特點，其中一個就是團隊精神。“合作有很多的好處，你在討論一個問題，有時候走不通了，你1  的想法都走不通了，那個時候假如另外有一個人跟你討論討論，問你幾個問題，或者想出來一個新的方向，于是你就又起勁了，這是很重要的一個研究  至的途徑。所以我認為：和別人討論往往是十分有用的研究方法。”楊振寧說。

眾多的合作者里，最重要的一位便是李政道。李政道比楊振寧小四歲，同樣來自西南聯(lián)大。他來美國的途徑與楊振寧不同。1945 年，第一顆原子彈爆炸后，國民政府意識到了核武器的威力，決定遴選學生出國學造原子彈。吳大猷推薦了李政道，當時李政道才 19歲，讀大二。與他一起入選的還有日后組織領(lǐng)導中國原子彈、氫彈研究設(shè)計的朱光亞，曾擔任國防科技大學副校長的孫本旺以及成為臺灣“中央研究院”院士的徐賢修等五名學生。1999 年，有人曾詢問吳大猷為何選擇一位大二年級的學生去美國深造。吳大猷說，看一個人要看他的智慧、基礎(chǔ)，看他的發(fā)展趨勢和潛力。他覺得李政道天賦好，有智慧，思想活躍，反應快，學習基礎(chǔ)扎實，知識面廣，雖然只是大學二年級，但實際水平超過了大學畢業(yè)生。

1926 年，李政道出生于一個中產(chǎn)階級家庭。他的曾祖父、祖父、伯祖父都是東吳大學（今蘇州大學）的主要創(chuàng)辦人。父親李駿康是南京金陵大學農(nóng)業(yè)化學系第一屆畢業(yè)生，大學畢業(yè)后在上海一家德國化肥廠制造化肥，后來又進入上海的洋行，充當化肥進口貿(mào)易代理商。母親畢業(yè)于上海啟明女子中學。夫妻兩人共有六個子女。李駿康對／L女的教育很重視，他們?yōu)槊總�孩子請了家庭教師，讓他們?nèi)�部接受了高等教育�?/div>

因為戰(zhàn)爭，李政道小學、初中和高中部未完成學業(yè)，全部依靠同等學力升學。1941 年太平洋戰(zhàn)爭爆發(fā)，上海淪陷。16歲的李政道和二哥一起到達江西贛州，進入江西臨時中學讀書。因為戰(zhàn)爭影響，學校沒有老師，沒有設(shè)備，學生只能自學。李政道很快就把中學的課程學完，特別是數(shù)學、物理更是成績突出，每次考試幾乎都是滿分。有一段時間，他還擔任了低年級學生的老師。P066

從1956 年到 1962 年，楊振寧和李政道共同寫1  了32篇論文，范圍從粒子物理到統(tǒng)計力學。“合作緊密而富有成果，有競爭也有協(xié)調(diào)。發(fā)揮出我們每個人的最大能力。合作的成果大大多于每個人單獨工作可能取得的成果�！崩钫�道說。和兩人都熟識的物理學家伯恩斯坦(Jeremy Bernstein)曾經(jīng)寫過一篇文章，描述兩人的科學合作：他們兩個人都能說中文和英文，但在討論物理問題的時候，幾乎完全是用中文，因此旁聽者只能夠偶爾猜測一些聽起來有些熟悉的單詞，是楊、李無法找到合適中文翻譯的物理名詞，或者有時候可以聽到像是“哦，現(xiàn)在我了解了”這樣的英文短句。他們討論任何物理問題，都是興致昂揚，而且常是用極大的嗓門。他們兩人對于進行彼此間的計算競賽，有著極大的樂：  趣，由于他們都是極端敏銳快捷的思考者，因此觀看或聆聽他們的工作進展，是既興奮又令人疲憊的經(jīng)驗。

普林斯頓高等研究院院長奧本海默則說自己最喜歡看到的風景，就是楊、李兩個人走在普林斯頓的草地之上，特別的賞心悅目。P068

20世紀以來，對稱性成為整個物理學的基石，又被稱為宇稱守恒。物理學家認為，若某事物、某性質(zhì)、某規(guī)律在某種變換之后仍保持不變就稱為具有對稱性。簡單來說，當一個物體在鏡中顯現(xiàn)的時候，鏡子就把它的右變成左，反過來應該也是一樣。不管是相對論的提出，還是量子力學的發(fā)展，都依賴于對稱性。可是到了20世紀50 年代中期，物理學家們突然覺得所有人都被關(guān)在了一個黑屋子里，他們發(fā)現(xiàn)了用對稱性解釋不了的問題�！八�知道在某一個方向一定有一個門可以走出去，但是這個門在哪個方向昵？”

讓眾多物理學家疑惑不已的問題是當時發(fā)現(xiàn)的一批新粒子。1930 年以來發(fā)現(xiàn)的其他粒子，都有一個反粒子，質(zhì)量相等，當二者碰到一起時它們就互相湮滅，變成各種類型的能量。但新的這批粒子卻呈現(xiàn)出不一樣的特點。尤其讓人詫異的是9和T兩種粒子。這兩種粒子無論是電荷、自旋還是質(zhì)量都一模一樣，它們生命都很短，會很快衰變成其他的粒子。奇怪的是衰變結(jié)果卻不一樣：9粒子在衰變的時候會產(chǎn)生兩個兀介子，而下粒子在衰變的時候會產(chǎn)生三個兀介子。這是與對稱性不相符合的。物理學家們試圖解釋兩個粒子不是同一種粒子，結(jié)果在做了實驗后卻發(fā)現(xiàn)，對9和T的質(zhì)量的測量越來越精細，結(jié)果卻越來越證明9和T的質(zhì)量是完全相同的。

這個難題引起了整個物理學界的探討。1956 年舉行的第六屆羅徹斯特會議是國際高能領(lǐng)域最重要的物理會議，大家的關(guān)注點依然是O-T之謎。有物理學家提出宇稱可能不守恒的假設(shè)去解釋上述問題，但他沒有勇氣提出來，只得委托另外一名物理學家費曼(Feynman)幫忙提出。楊振寧在發(fā)言后針對這一想法做了討論，他的表達被記錄在會議紀要中：只要我們對于9—T的簡并還不太清楚，我們對于這個問題最好思想開放。沿著這開放的思路，費曼代波洛克(Block)提出了問題：是不是9和T是同一粒子的不同宇稱態(tài)，這一粒子沒有確定的宇稱；也就是說，宇稱是不守恒的？這就是說，自然界是不是有一種明確確定右手或左手宇稱的途徑？楊振寧說，他和李政道研究過這一問題，但未得到任何確定結(jié)論�！�…因此，或許存在一種粒子具有兩種宇稱……或許可以說宇稱守恒……是可以被破壞的。可能弱相互作用都是來自這同一來源：即空間一時間對稱的破壞。

在會議結(jié)束后，楊振寧和李政道開始了大量的計算。他們的目標很明確，即關(guān)于弱作用中宇稱守恒。  在沒有實驗支持的情況下，卻一直為人們長期相信，我們怎么知道這一規(guī)律一定正確？他們接連三個星期進行了緊張的工作，最終寫出‘一篇名為《弱相互作用中的宇稱守恒質(zhì)疑》的論文。楊振寧曾描述過當時他們對這一問題的見解的感受：“事實上，這是令人吃驚的。但是更令人吃驚的是：物理學家所熟知的空間一時間對稱定律很可能要被破壞掉。這一前景我們過去沒有想過，而是在做各式各樣的努力去解O-T 之謎遭受失敗之后強迫我們得到這一結(jié)論的�！�

在論文的其余部分，他們給出了需要做的實驗的詳細介紹。楊振寧記得，1956 年 6月，他們把這些結(jié)果寫成預印本，寄去《PhysicalReview》，也寄了很多份給同行們。很快就收到一致的回應：宇稱絕對不會不守恒，楊、李所建議的實驗都是浪費時間與資源。即使是一直在普林斯頓高等研究院的著名理論物理學家戴森，在看了兩遍已經(jīng)發(fā)表在《Physical Review》上面的論文后，也只是認為文章“很有意思”。20世紀最偉大的理論物理學家之一泡利，是首先提出中微子概念的人。在1957 年 1月17日給朋友的信中，泡利寫道：“我不相信上帝是個輕度左撇子，我愿意拿一大筆錢來打賭�！�

大部分實驗物理學家對于楊振寧和李政道給出的實驗內(nèi)容是不看好的。他們認為驗證的實驗相當復雜，而且很有可能最后的結(jié)果還是證明宇稱是守恒的。這時候，哥倫比亞大學副教授、華裔物理學家吳健雄決定由她所在的實驗室來做這一實驗。吳健雄44歲，1956 年之前，  已因在B衰變方面所作過的細致精密又多種多樣的實驗工作而為核物理學界所熟知。楊振寧曾回憶說，上世紀50 年代，在吳健雄之外，他們也和其他科學家談過有關(guān)實驗驗證宇稱是否守恒的問題，但只有吳健雄看出其重要性，“在那個時候，我并沒有：  押寶在宇稱不守恒上，李政道也沒有，我也不知道有任何人押寶在宇稱不守恒之上。吳健雄的想‘  法是，縱然結(jié)果宇稱并不是不守恒的，這依然是一個好的實驗，應該要做，原因是在過去，p 衰變中從來沒有任何關(guān)于左右對稱的資料”。

吳健雄出生于江蘇蘇州，畢業(yè)于國立中央大學（今南京大學）物理系。她是上海人，講英語有濃重的上�？谝簟�吳健雄長得端莊秀麗，特別喜歡穿旗袍，這個習慣她保持了一生。1936 年她從南京出發(fā)進入美國加州大學伯克利分校，老師是歐內(nèi)斯特，勞倫斯、塞格瑞、奧本海默等物理學“巨頭”。吳健雄比楊振寧早10 年抵達美國，作為一個女性，她在學界的經(jīng)歷一直不算順利。在伯克利大學的第二年，她成績很好，想要申請獎學金，可那時的美國對中國學生很歧視，系主任因為擔心董事會有意見，只給了她很少的助讀金。P070

1956 年，吳健雄開始做相關(guān)的實驗。她為此特意取消了去東亞的學術(shù)會議，這原是她1936 年離開中國以后，20 年來頭一次回到東亞去。這個實驗面臨著兩個核子物理實驗從未有過的挑戰(zhàn)，一是要讓探測 B 衰變的電子探測器在極低溫的環(huán)境下還能保持功能正常，另外則是要使一個非常薄的臼放射源，保持其原子核極化狀態(tài)足夠長的時間，以得到足夠的統(tǒng)計數(shù)據(jù)。吳健雄并不太了解低溫物理，為此她聯(lián)系了華盛頓標準局，那里有一個以低溫環(huán)境達成原子核極化的實驗室，她說服了負責人安伯勒一起做實驗。

實驗進行得相當困難，他們不僅要找到最好的放射源，還要將放射源極化。實驗從1956 年 6月一直做到第二年 1月。在此期間，隨著吳健雄實驗的進展，物理學界已漸漸開始有更多人談論這件M，形成一種極端熱烈的氣氛。1957 年1月，他們的實驗結(jié)果證明了楊振寧和李政道提出的宇稱不守恒假設(shè)。吳健雄等人將實驗報告論文寄到《物理評論》。1月15日這一天，哥倫比亞大學為這項新的發(fā)現(xiàn)舉行了一次記者會，這是史無前例的。主持人是哥大物理系資望最高的教授伊西多·艾薩克，拉比，他當時正在休假，是從麻省理工學院趕回來的。和這個科學新發(fā)現(xiàn)有關(guān)的哥大科學家，包括吳健雄、李政道、李德曼、加文等人都出席了。哥倫比亞大學物理系教授拉比在會上說：“可以說一個完整的理論體系（宇稱守恒）從基礎(chǔ)上被打碎了，我們不知道如何把碎片重新拼起來�！�

1957 年12月，一場盛大的諾貝爾獎頒獎儀式在斯德哥爾摩音樂廳大禮堂舉行�！端沟赂鐮柲�狂歡曲》的音樂在大廳里回蕩，氛圍是愉快、和諧和嚴肅的。大廳里有一兩干人，包括瑞典皇室成員、內(nèi)閣成員、各國大使以及瑞典中央銀行的高級管理人士等。女士們穿著節(jié)日的盛裝；所有的男士都按照要求統(tǒng)一穿著黑色的燕尾服，  白色領(lǐng)結(jié)打在雪白的襯衫上。35歲的楊振寧和31歲的李政道成為典禮上最為閃耀的一對年輕人，按照學科的順序，他們在出場時走在最前面。那時，人們還沒有意識到，他們此后將難以在公開的場合看到兩人如此地和諧——在爭論究竟誰是宇稱不守恒關(guān)鍵問題的提出者上面，兩人難以達成一致，最終走向了分裂。

對于楊振寧和李政道的決裂，物理學界有著許多的看法和猜測。有人認為諾貝爾獎的盛名使得兩人自我膨脹起來，慢慢造成彼此的傷害。他倆芝加哥大學的同學戈德伯格曾說，他不知道也不想知道楊振寧和李政道為什么吵架，但是對于兩個人的決裂非常傷心，“（這是）他們兩人巨大的損失，也是科學界的巨大損失”。另外一位物理學家佩斯則認為，李政道和楊振寧都很強，兩個這么強的人有這么親密的關(guān)系，決裂幾乎是不可避免的。物理學家戴森，曾經(jīng)和楊振寧在普林斯頓比鄰而居，在接受傳記《楊振寧傳——規(guī)范與對稱之美》的作者、臺灣學者江才健的采訪時，他提到有一天楊振寧的大兒子楊光諾來他們家參加兒子的生日會。當時，一位女士問起楊光諾長大要做什么事情，只有七八歲大的楊光諾回答說：“I want to get the Nobel prize alone.（我要獨自拿到諾貝爾獎。）”江才健在書中寫道，李政道也說過他希望一個人得獎的話。P071

吳礪

2021.8.5