楊振寧逝世：“我最大的貢獻(xiàn)是，幫助改變了中國(guó)人覺(jué)得自己不如人的心理。”|【經(jīng)緯低調(diào)分享】

物理學(xué)泰斗楊振寧老先生于今日12時(shí)在北京逝世，享年103歲。這位跨越兩個(gè)世紀(jì)的科學(xué)巨匠，用他傳奇的一生詮釋了什么是"文章千古事，得失寸心知"。

從清華園走出的青澀少年，到諾貝爾獎(jiǎng)?lì)I(lǐng)獎(jiǎng)臺(tái)上的華人驕傲；從"楊-米爾斯規(guī)范場(chǎng)論"的奠基者，到三尺講臺(tái)上的大先生。他與李政道提出的"弱相互作用中宇稱不守恒"顛覆了人類對(duì)自然界的認(rèn)知，成為最早登上諾貝爾獎(jiǎng)?lì)I(lǐng)獎(jiǎng)臺(tái)的中國(guó)人。他的"楊-米爾斯規(guī)范場(chǎng)論"被譽(yù)為現(xiàn)代物理學(xué)的基石，與愛(ài)因斯坦的廣義相對(duì)論、麥克斯韋方程并駕齊驅(qū)。

先生一生心系家國(guó)，1971年毅然回國(guó)訪問(wèn)，掀起華裔學(xué)者訪華熱潮，被譽(yù)為架設(shè)中美學(xué)術(shù)交流橋梁第一人。晚年定居清華，以八旬高齡為本科生講授物理，將畢生所學(xué)傾囊相授，為中國(guó)培養(yǎng)了大批科技人才。

"寧拙毋巧，寧樸毋華"是他的治學(xué)態(tài)度，也是他的人生態(tài)度。他曾說(shuō)："我一生最重要的貢獻(xiàn)是幫助改變了中國(guó)人自己覺(jué)得不如人的心理。"今天，當(dāng)我們仰望星空，3421號(hào)"楊振寧星"依然在宇宙中閃耀，正如他的科學(xué)精神永遠(yuǎn)照亮著后學(xué)之路。以下：

來(lái)源丨果殼

作者：游識(shí)猷

編輯：小毛巾

審稿：steed

封面圖來(lái)源：xinhua.net

新華社消息，10月18日，世界著名物理學(xué)家、諾貝爾獎(jiǎng)獲得者楊振寧先生，在北京與世長(zhǎng)辭，享年103歲。

楊先生與李政道先生共同提出宇稱不守恒理論，并共同榮獲1957年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)，成為最早獲此殊榮的中國(guó)科學(xué)家。他與米爾斯先生共同創(chuàng)立的“楊-米爾斯規(guī)范場(chǎng)論”，是現(xiàn)代粒子物理標(biāo)準(zhǔn)模型的基石，深刻影響了物理學(xué)發(fā)展。

他將自己歸還于宇宙，但把理解宇宙的線索留給了世界。

大師隕落，舉世同悲。我們重新發(fā)布這篇楊振寧百歲時(shí)的紀(jì)念文章，緬懷大師。

楊振寧開(kāi)車去紐約看李政道。

那是1956年的四月末或五月初，紐約最好的季節(jié)，暖風(fēng)吹拂，花葉紛披。他在哥倫比亞大學(xué)接到李政道，然后一同去附近覓食。他們步行去白玫瑰咖啡館，邊喝咖啡邊討論；出了咖啡館又去了一家中國(guó)飯館，邊吃午飯邊爭(zhēng)執(zhí)；最后他們一并回到李政道的辦公室，在黑板上寫(xiě)寫(xiě)畫(huà)畫(huà)，到那天結(jié)束時(shí)，他們已經(jīng)知道需要做些什么——翻閱過(guò)往所有關(guān)于弱相互作用的實(shí)驗(yàn)，看看到底有沒(méi)有跟“宇稱守恒”相關(guān)的證據(jù)。

記憶在這里出現(xiàn)了分岔。

楊振寧（左）和李政道（右）｜sciencephoto.com

很多年后，李政道記得是自己先想到了關(guān)鍵處，靈感來(lái)自他此前與同事斯坦博格的討論，好幾個(gè)做宇稱不守恒分析的實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家在論文里只感謝了他就是明證。楊振寧一開(kāi)始強(qiáng)烈反對(duì)，聽(tīng)他分析后，楊振寧才信服并加入一起研究。

楊振寧記得是他自己先想到了關(guān)鍵處，靈感來(lái)自他1948年和1954年發(fā)表的兩篇論文，李政道一開(kāi)始并不相信，是他條分縷析說(shuō)服了李政道。

對(duì)同一件事，不同的參與者有著截然相反的記憶。這事并不罕見(jiàn)。記憶并不是靜靜躺在腦中某處，能被完整取出又完整放回的事物。而是每回憶一次，就在腦中“重新構(gòu)建”一次。每重構(gòu)一次，就多少受當(dāng)下的心境而扭曲一次。楊李二人想必?zé)o數(shù)次回憶過(guò)這段歷史，他們的記憶也在這一次次各自重構(gòu)中越行越遠(yuǎn)。

發(fā)生這次討論的1956年，楊振寧記得當(dāng)時(shí)他和李政道每周規(guī)律互訪，他每周四去哥倫比亞大學(xué)看李政道，李政道則每周二去普林斯頓見(jiàn)他。李政道記得二人當(dāng)時(shí)已經(jīng)有了心結(jié)，沒(méi)有進(jìn)行合作研究，也不常見(jiàn)面，每周互訪是宇稱不守恒發(fā)表后才開(kāi)始的。

李楊討論的中國(guó)飯館，楊振寧記得是上海飯館，李政道記得是天津飯館。

宇稱不守恒的諾獎(jiǎng)?wù)撐模钦l(shuí)寫(xiě)的初稿？楊振寧記得他當(dāng)時(shí)嚴(yán)重背痛，臥床休養(yǎng)，于是口述了論文，讓妻子杜致禮寫(xiě)成了初稿——當(dāng)然，復(fù)雜的公式是楊振寧自己后來(lái)加的。初稿交給李政道，李政道做了幾處修改，后交由楊振寧所在的布魯克黑文實(shí)驗(yàn)室一位秘書(shū)打字投稿。

李政道則記得，論文初稿是李政道自己執(zhí)筆寫(xiě)的，李政道的秘書(shū)負(fù)責(zé)將手稿轉(zhuǎn)為打字稿。楊振寧收到論文初稿后，只將標(biāo)題改為了疑問(wèn)句。但是接收論文的《物理評(píng)論》不欣賞問(wèn)句標(biāo)題，所以最后依然用了李政道擬的標(biāo)題《弱相互作用中的宇稱守恒質(zhì)疑》。

楊李兩位科學(xué)家，因?yàn)檫@個(gè)發(fā)現(xiàn)而共同登上諾貝爾領(lǐng)獎(jiǎng)臺(tái)，也因?yàn)檫@個(gè)發(fā)現(xiàn)而割席斷交。很多人曾希望他們有生之年能重歸于好。但也有人認(rèn)為，楊李的個(gè)性都是如此之強(qiáng)，關(guān)系又如此親密，早晚要分道揚(yáng)鑣。

共同獲得諾獎(jiǎng)的楊振寧（左）和李政道（右）｜nobelprize.org

01

生子當(dāng)如“楊大頭”

楊振寧有兩個(gè)生日。

9月22日，這是楊振寧赴美留學(xué)時(shí)證件上誤寫(xiě)的生日，諾貝爾獎(jiǎng)官網(wǎng)上寫(xiě)獲獎(jiǎng)?wù)呱綍r(shí)，采用的也是這個(gè)日期。

10月1日，這是他真正的生日。1922年10月1日，楊振寧出生在安徽合肥的楊家大院。按照輩分，他是“振”字輩。那一年，他爸爸楊武之在懷寧縣教中學(xué)數(shù)學(xué)，于是取了地名里的“寧“。

很巧的是，楊振寧一生最重要的兩篇論文，也都發(fā)表在10月1日。

令他獲得諾獎(jiǎng)的《質(zhì)疑弱相互作用中的宇稱守恒》，發(fā)表于1956年10月1日。

可能是他最重要發(fā)現(xiàn)的《同位旋守恒和同位旋規(guī)范不變性》，發(fā)表于1954年10月1日。

1922年11月，楊振寧一個(gè)月大的時(shí)候，愛(ài)因斯坦來(lái)到中國(guó)旅游，并在上海得知了他自己獲得了1921年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)——不是1922年的，因?yàn)?921年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)延遲了一年發(fā)，真正1922年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)?lì)C給了玻爾。

1922年，諾貝爾物理獎(jiǎng)?lì)C發(fā)了兩次，楊振寧0.1歲，愛(ài)因斯坦43歲。27年后，他們將在普林斯頓高等研究院成為同事。他們還將有一個(gè)共同點(diǎn)：獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)的研究，并不是他們做出的最重要發(fā)現(xiàn)。而他們做出的最重要發(fā)現(xiàn)，是可以相提并論的存在。

但不必等到那么多年后，楊振寧的才華就已經(jīng)顯露人前。最早注意到的是他的父親楊武之，他發(fā)現(xiàn)楊振寧念書(shū)毫不費(fèi)力，在楊振寧的一張童年照片背后寫(xiě)了句話，“寧兒似有異稟”。

1929年，楊武之去清華大學(xué)任數(shù)學(xué)系教授，楊振寧也隨著父母在清華園里住下。那時(shí)候他外號(hào)叫“楊大頭”，一是因?yàn)樗^真的大，二是因?yàn)樗闶莻€(gè)孩子頭。楊振寧是長(zhǎng)子，和弟弟妹妹年紀(jì)差得比較大，所以有時(shí)也擔(dān)起弟弟妹妹的管教之責(zé)。如果弟弟妹妹表現(xiàn)好，他就給他們記一顆紅星，到了周末，一顆紅星可以用來(lái)兌換一顆花生米。不過(guò)楊振寧出國(guó)后，有些花生米就沒(méi)有兌現(xiàn)，堪稱一種楊氏騙局。

楊振寧是那種“別人家的孩子”。曾任復(fù)旦大學(xué)校長(zhǎng)的女物理學(xué)家謝希德記得，小時(shí)候父親謝玉銘拿“楊武之之子”來(lái)教育他們不要貪玩，要好好學(xué)習(xí)。有一回楊武之跟華羅庚吵架還說(shuō)，我這一輩子數(shù)學(xué)趕不上你，但將來(lái)我兒子一定要超過(guò)你。

1938年，抗戰(zhàn)開(kāi)始，清華、北大、南開(kāi)在昆明成立了西南聯(lián)合大學(xué)，楊武之去那里任教，楊振寧也隨之到了昆明。

“楊大頭”的傳奇依然繼續(xù)。16歲時(shí)，高二的楊振寧直接報(bào)考西南聯(lián)合大學(xué)，全國(guó)兩萬(wàn)考生，他名列第二。報(bào)名時(shí)他甚至還沒(méi)學(xué)過(guò)高中物理，所以報(bào)了西南聯(lián)大的化學(xué)系，但后來(lái)接觸到物理覺(jué)得有趣，于是很快轉(zhuǎn)去了物理系。

楊振寧的大學(xué)準(zhǔn)考證｜wikimedia commons

西南聯(lián)大只存在了八年，畢業(yè)了三千多人。這三千多人里，出了許多世界一流的學(xué)者。除了楊振寧，還有李政道、鄧稼先、朱光亞、黃昆……等等。西南聯(lián)大的教授們更是群英薈萃，給楊振寧上語(yǔ)文課的是朱自清、聞一多、王力；給他上物理課的是周培源、趙忠堯、吳有訓(xùn)。教授們輪流上課，講本人研究最深、最有心得的部分。

楊振寧的學(xué)士論文，是在吳大猷指導(dǎo)下寫(xiě)的，吳大猷讓他關(guān)注到了對(duì)稱原理。他的碩士論文，是在王竹溪指導(dǎo)下寫(xiě)的，王竹溪讓他關(guān)注到了統(tǒng)計(jì)力學(xué)。對(duì)稱與統(tǒng)計(jì)力學(xué)，是楊振寧一生深耕的方向。一個(gè)科學(xué)家能在研究生涯之初，就接觸到一生的課題，可以說(shuō)是幸運(yùn)無(wú)比了。

在西南聯(lián)大，楊振寧依然以讀書(shū)好出名——物理100分，微積分99分，是全校成績(jī)最好的。和楊振寧一起在西南聯(lián)大上過(guò)課的翻譯家許淵沖記得，那時(shí)候?qū)懹⑽亩涛模约菏堑诙钫駥幨堑谝幻?/p>

同在西南聯(lián)大讀書(shū)的歷史學(xué)家何兆武，也曾經(jīng)看過(guò)楊振寧和黃昆——這兩人當(dāng)時(shí)已經(jīng)是西南聯(lián)大有名的才子——在茶館議論。黃昆問(wèn)：“愛(ài)因斯坦最近發(fā)表的那篇文章，你覺(jué)得如何？”楊振寧把手一擺，不屑地說(shuō)：“毫無(wú)originality （創(chuàng)新），是老糊涂了吧。”

何兆武當(dāng)時(shí)暗自乍舌，心想這家伙好不狂妄，但又覺(jué)得，也許就得有這種氣魄，才能超越前人呢？

黃昆后來(lái)考取了庚子賠款留英，學(xué)成后回國(guó)，成為中國(guó)半導(dǎo)體方面的頂尖人物之一。

物理學(xué)家黃昆和他的學(xué)生｜wikimedia commons

以“小環(huán)境”來(lái)說(shuō)，楊振寧可以說(shuō)是幸運(yùn)至極，父母感情甚篤，弟弟妹妹友愛(ài)，身邊環(huán)繞著良師益友。他回憶說(shuō)，自己在科研上也是生逢其時(shí)，中國(guó)的現(xiàn)代科學(xué)，是在三四十年里從無(wú)到有，硬生生跨了三大步。1919年五四運(yùn)動(dòng)時(shí)，中國(guó)幾乎還沒(méi)有自己的自然科學(xué)研究事業(yè)。到他出生時(shí)，已經(jīng)有從國(guó)外回來(lái)的中國(guó)留學(xué)生，在各地辦大學(xué)。到他上小學(xué)時(shí)，中國(guó)已經(jīng)能培養(yǎng)出和國(guó)外水平相當(dāng)?shù)谋究粕５剿现袑W(xué)時(shí)，清北等名校已經(jīng)有了一批國(guó)外回來(lái)的博士，可以培養(yǎng)出與國(guó)外水平相當(dāng)?shù)拇T士生。到他上西南聯(lián)大時(shí)，西南聯(lián)大已經(jīng)可以培養(yǎng)與國(guó)外水平相當(dāng)?shù)牟┦可?/p>

但從國(guó)家的“大環(huán)境”來(lái)說(shuō)，楊振寧則身處“長(zhǎng)夜”。山河破碎的陰影，時(shí)時(shí)籠在他與家人的頭上。6歲之前，他和母親住在合肥（父親當(dāng)時(shí)在芝加哥大學(xué)讀數(shù)學(xué)博士），軍閥混戰(zhàn)打到合肥，他們就要躲到鄉(xiāng)下或外國(guó)教會(huì)辦的醫(yī)院里。他甚至記得3歲時(shí)一次“跑反”回來(lái)，在家里角落看到一個(gè)子彈洞。長(zhǎng)大后在昆明時(shí)，也常常遇到日寇的空襲，他18歲那年秋天，日軍空襲炸掉了楊家的房子，幸虧全家及時(shí)躲進(jìn)了防空洞，安然無(wú)恙，但家當(dāng)是沒(méi)有了。幾天后，楊振寧帶著鐵鍬回去挖家中廢墟，挖出幾本還能用的書(shū)，便欣喜若狂。當(dāng)時(shí)沒(méi)有什么娛樂(lè)，楊振寧就和玩伴熊秉明（熊后來(lái)成了畫(huà)家）合作土電影，熊秉明畫(huà)連環(huán)畫(huà)，楊振寧搞裝置——在舊的餅干筒里裝個(gè)燈泡，筒口安個(gè)放大鏡，連環(huán)畫(huà)在放大鏡前抽過(guò)，墻上就出現(xiàn)會(huì)動(dòng)的畫(huà)面。他們做了一個(gè)土電影，畫(huà)的是日本飛機(jī)轟炸帶來(lái)的家破人亡。

楊振寧后來(lái)將自己的文集定名為《曙光集》《晨曦集》，意思是，中華民族終于走完了那個(gè)長(zhǎng)夜。

千秋恥，終已雪。見(jiàn)仇寇，如煙滅。惟我國(guó)家，亙古亙今，亦新亦舊。

楊武之曾教給楊振寧一首歌《中國(guó)男兒》：

“中國(guó)男兒，中國(guó)男兒，要將只手撐天空。

睡獅千年，睡獅千年，一夫振臂萬(wàn)夫雄……”

這首歌，楊振寧常唱。于是周圍的人記住了一件事，楊振寧唱歌很大聲，且很難聽(tīng)。

02

置身物理眾神殿

從西南聯(lián)大畢業(yè)后，楊振寧考取了庚子賠款留美的公費(fèi)留學(xué)。1945年8月28日，是他動(dòng)身的日子。

那天一大早，楊振寧離開(kāi)家，弟弟妹妹依依不舍，母親十分平靜、沒(méi)有流淚，父親則陪著他去公共汽車站。

上了公共汽車，楊振寧就開(kāi)始和同去美國(guó)的同學(xué)討論飛行路線。等了一個(gè)多鐘頭，車還沒(méi)發(fā)動(dòng)。有人示意楊振寧往窗外看，他一看才驚覺(jué)，父親居然一直等在那里，沒(méi)有離開(kāi)——

“他痩削的身材，穿著長(zhǎng)袍，額前頭發(fā)已顯斑白。肴見(jiàn)他滿面焦慮的樣子，我忍了一早晨的熱淚，一時(shí)迸發(fā)，不能自已。”

楊振寧一家

那時(shí)赴美的旅途十分波折，楊振寧先從昆明乘飛機(jī)到印度加爾各答，在那里等了兩個(gè)多月，才登上了美國(guó)海軍的運(yùn)輸船。那艘船要運(yùn)載幾千個(gè)美國(guó)士兵從東南亞返回美國(guó)，順便留了一兩百個(gè)床位給普通百姓，楊振寧與同學(xué)們便是“普通百姓”中的一員。

1945年11月24日，離開(kāi)昆明的三個(gè)月后，楊振寧終于在紐約哈德遜河的一個(gè)碼頭下了船。他先花了兩天熟悉環(huán)境，買些日常用品，第三天，就興致勃勃地去哥倫比亞大學(xué)找他心目中的偶像——物理學(xué)家費(fèi)米。結(jié)果晴天霹靂，費(fèi)米居然已經(jīng)不在哥倫比亞大學(xué)了。楊振寧四處打聽(tīng)，從紐約追到普林斯頓，又從普林斯頓追到芝加哥大學(xué)，終于等到了費(fèi)米。

在西南聯(lián)大時(shí)，楊振寧已經(jīng)形成了對(duì)科學(xué)研究的品味。并不是所有大科學(xué)家的風(fēng)格都能讓他佩服，比如他就不太能與發(fā)現(xiàn)測(cè)不準(zhǔn)原理的海森堡共鳴。他最欣賞愛(ài)因斯坦、狄拉克、費(fèi)米三位，單刀直入，正中要害，從復(fù)雜現(xiàn)象中提煉出簡(jiǎn)單精神，再用數(shù)學(xué)方式表達(dá)出來(lái)。

這三位的狀況楊振寧都考量過(guò)：愛(ài)因斯坦年紀(jì)大了，幾乎不招研究生，狄拉克還在英國(guó)劍橋，倒是費(fèi)米為了逃離意大利的反猶主義，已經(jīng)到了美國(guó)。費(fèi)米是中微子的命名者，原子彈的設(shè)計(jì)者之一，理論和實(shí)驗(yàn)上都是超一流學(xué)者。對(duì)于非常復(fù)雜的物理問(wèn)題，他可以丟開(kāi)細(xì)節(jié)，分析本質(zhì)，再加上幾個(gè)數(shù)量上的估計(jì)，在半小時(shí)里就能給出解決問(wèn)題的清晰思路——這種對(duì)困難問(wèn)題做個(gè)快速估算數(shù)量級(jí)的方法，現(xiàn)在被稱為“費(fèi)米估算”。當(dāng)時(shí)在美國(guó)的洛斯阿拉莫斯實(shí)驗(yàn)室，費(fèi)米和馮·諾依曼是兩位齊名的“賢哲”，其他物理學(xué)家無(wú)論遇到什么難題，都可以拿去問(wèn)他們。美國(guó)試爆第一枚原子彈時(shí)，費(fèi)米在9千米外的基地里等著，手里預(yù)先握了一些碎紙片。爆炸的閃光一出現(xiàn)，他便松手讓碎紙片落下——如果沒(méi)有沖擊波，紙片會(huì)落在他腳邊，但當(dāng)爆炸的沖擊波到達(dá)時(shí)，就會(huì)帶動(dòng)空中的紙片發(fā)生幾厘米的位移。費(fèi)米根據(jù)自己距離爆炸點(diǎn)的距離，以及紙張被推動(dòng)的距離，便準(zhǔn)確估算出了那個(gè)原子彈的能量大概兩萬(wàn)噸TNT炸藥。

1946年，楊振寧成功“追星”，在芝加哥大學(xué)見(jiàn)到了費(fèi)米。費(fèi)米對(duì)楊振寧的物理功底也十分認(rèn)可，有時(shí)候費(fèi)米出差，甚至讓楊振寧代他給研究生上課。但出于政治因素，楊振寧沒(méi)法當(dāng)費(fèi)米的研究生。

那時(shí)候，芝加哥大學(xué)還沒(méi)建好做粒子物理實(shí)驗(yàn)的回旋加速器。費(fèi)米則在美國(guó)的阿爾貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室做實(shí)驗(yàn)，那里是美國(guó)進(jìn)行“曼哈頓計(jì)劃”的地方，有許多機(jī)密，基本只收美國(guó)籍研究者。楊振寧一個(gè)初來(lái)乍到的中國(guó)人，絕無(wú)可能去那里做研究。

科學(xué)沒(méi)有國(guó)界，但科學(xué)家都有祖國(guó)。楊振寧下一次深刻意識(shí)到這點(diǎn)，是1950年后中美交惡，杜魯門總統(tǒng)下令，所有在美國(guó)取得博士學(xué)位的人不可返回中國(guó)。他離開(kāi)中國(guó)那一刻，從未想到自己要26年后才能再次踏上故土。

回到1946年，費(fèi)米把楊振寧推薦給了愛(ài)德華·泰勒教授。泰勒的特點(diǎn)是想象力豐富，直覺(jué)強(qiáng)，想法多又敢講。想法多到什么地步呢？當(dāng)年他參加美國(guó)的原子彈計(jì)劃，但想法過(guò)于發(fā)散，今天一個(gè)想法，明天又一個(gè)新想法，跟他合作的人都叫苦不迭。奧本海默就發(fā)揮了一下管理的藝術(shù)，讓泰勒獨(dú)自去做氫彈——結(jié)果，泰勒就這么成了“氫彈之父”。

雖然泰勒的直覺(jué)里90%可能是錯(cuò)的，但他不怕犯錯(cuò)，反正有10%正確的突破就足矣。

費(fèi)米則是泰勒的知己兼“翻譯”。在討論會(huì)上，常常是泰勒先說(shuō)一通自己的直覺(jué)和想法，然后費(fèi)米站起來(lái)補(bǔ)充說(shuō)，“泰勒要表達(dá)的意思是這樣的……”

楊振寧后來(lái)回憶說(shuō)，“泰勒和費(fèi)米不同的地方是，費(fèi)米講出來(lái)的見(jiàn)解通常對(duì)的多，而泰勒所講出來(lái)的見(jiàn)解多半是不對(duì)的。按照中國(guó)傳統(tǒng)，你要是對(duì)某個(gè)問(wèn)題沒(méi)有完全懂，就不要亂講話。人們認(rèn)為亂講話是不好的，而且亂講話的人一定是不可靠的。泰勒的見(jiàn)解非常之多，而且總要講出來(lái)。不過(guò)如果你指出他是錯(cuò)的，他就立刻接受，向正確的方向走。”

美籍意大利裔物理學(xué)家費(fèi)米｜wikimedia commons

跟著泰勒做了一陣子，楊振寧思想又波動(dòng)了，找泰勒說(shuō)，“我總得回中國(guó)去。我覺(jué)得中國(guó)需要的是實(shí)驗(yàn)物理，所以我要做這方面的工作。”

于是楊振寧去了塞繆爾·艾里森的實(shí)驗(yàn)室，這個(gè)實(shí)驗(yàn)室當(dāng)時(shí)在建一個(gè)40萬(wàn)電子伏的加速器，準(zhǔn)備用來(lái)做一些低能核物理實(shí)驗(yàn)。楊振寧參與了加速器的建造和此后的實(shí)驗(yàn)。

在艾里森實(shí)驗(yàn)室，楊振寧有了兩個(gè)領(lǐng)悟，一是理解了實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家在做什么，二是領(lǐng)悟到，自己動(dòng)手是不太行的。

說(shuō)起來(lái)，楊振寧小時(shí)候手工就不太行，有次他用泥做了一只雞，拿去給父母看。父母說(shuō)：“ 做得很好, 是一只藕吧？” 長(zhǎng)大了做實(shí)驗(yàn)，也是“害人害己”。艾里森實(shí)驗(yàn)室當(dāng)年甚至流傳一個(gè)笑話，說(shuō)“哪里炸得乒乓響，那里準(zhǔn)有楊在場(chǎng)”（Where there is a bang, there is Yang.），雙押。

有個(gè)美國(guó)同學(xué)叫瓊·辛頓，后來(lái)移居中國(guó)，改名叫寒春。有一次楊振寧做實(shí)驗(yàn)時(shí)，不慎用帶有高壓電的器材觸到了寒春的手，寒春自此手上留了一道疤，而且一見(jiàn)到楊振寧在做實(shí)驗(yàn)就有些害怕。

那時(shí)候加速器電路常常出問(wèn)題，又會(huì)漏氣，有個(gè)叫阿諾德的同學(xué)，往往兩分鐘就找到漏氣處，而楊振寧花上兩小時(shí)還找不到。楊振寧請(qǐng)教阿諾德尋找的訣竅，阿諾德也解釋不出。最后楊振寧只得放棄說(shuō)，“有些人對(duì)實(shí)驗(yàn)有直覺(jué)的了解，而我是沒(méi)有的”。

在艾利遜實(shí)驗(yàn)室做了一年半，楊振寧沒(méi)做出什么結(jié)果，倒是注意到泰勒有個(gè)直覺(jué)猜想，這個(gè)猜想可以用數(shù)學(xué)里的群論表示出來(lái)，就在閑時(shí)寫(xiě)了個(gè)簡(jiǎn)單的證明文稿給泰勒。

泰勒問(wèn)他，是不是實(shí)驗(yàn)不太成功。楊振寧承認(rèn)是。泰勒說(shuō)，要不你就用之前那篇證明文稿為基礎(chǔ)，寫(xiě)篇理論物理論文吧，一樣可以博士畢業(yè)。

楊振寧回去痛苦地想了兩天，決定接受這個(gè)建議。他如釋重負(fù)，他朋友也如釋重負(fù)，說(shuō)，這恐怕是實(shí)驗(yàn)物理學(xué)的幸運(yùn)。

楊振寧就回去寫(xiě)了一篇只有3頁(yè)的論文，拿去給泰勒看。泰勒說(shuō)這論文挺好，但是作為博士論文是不是應(yīng)該長(zhǎng)一點(diǎn)呢，你再把它推廣一下怎么樣？幾天后，楊振寧交了一篇7頁(yè)的論文。泰勒忍不住說(shuō)，能不能再詳細(xì)一點(diǎn)？幾天后，楊振寧交了一篇10頁(yè)的論文。

泰勒欲言又止，雖然論文依然偏短，但的確很優(yōu)秀。1948年，楊振寧拿到了芝加哥大學(xué)的物理博士學(xué)位。

楊振寧的導(dǎo)師泰勒｜wikimedia commons

楊振寧的這篇博士論文，到宇稱不守恒，再到后來(lái)的楊-米爾斯規(guī)范場(chǎng)理論，其實(shí)都是關(guān)于“對(duì)稱性”的工作。

費(fèi)米和泰勒是楊振寧接觸現(xiàn)代物理“眾神”的開(kāi)始。此前，他遇到的是能宣講教科書(shū)的老師，此后，他開(kāi)始越來(lái)越多地遇見(jiàn)改寫(xiě)教科書(shū)的人物。他向“眾神”學(xué)習(xí)，接受“眾神”的挑戰(zhàn)，并最終成為“眾神”里的一員。

03

普林斯頓最美的風(fēng)景

身為長(zhǎng)子的“楊大頭”在對(duì)待小兄弟們時(shí)，某種意義上是以“保護(hù)者”自居的。

鄧稼先比楊振寧小2歲，兩人在北京念崇德中學(xué)時(shí)認(rèn)識(shí)，一起閑聊，一起聽(tīng)貝多芬的《英雄交響曲》，一起讀牛頓的《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》，先后考進(jìn)了西南聯(lián)大的物理系。1948年，楊振寧的弟弟楊振平和鄧稼先同去美國(guó)，兩人都是自費(fèi)出國(guó)，所以十分拮據(jù)。鄧稼先后來(lái)只花了一年多就飛速讀完博士，拿到博士學(xué)位9天后就坐船回國(guó)。

當(dāng)時(shí)楊振寧剛剛拿到博士學(xué)位，在芝加哥大學(xué)留校當(dāng)講師，月薪是375美元。他幫鄧稼先申請(qǐng)了普渡大學(xué)，還資助了一些鄧稼先出國(guó)的經(jīng)費(fèi)。對(duì)自己的弟弟，他更是每月拿出自己月薪的三分之一，給楊振平當(dāng)生活費(fèi)。楊振平自己都覺(jué)得，楊振寧待他可說(shuō)是“長(zhǎng)兄如父”。后來(lái)跟楊振寧合作“楊-米爾斯方程”的米爾斯也說(shuō)過(guò)類似的話，“富蘭克（楊振寧的英文名）待我就像一個(gè)父親。”

wikimedia commons

1946年秋天，20歲的李政道來(lái)到美國(guó)讀研究生。他與楊振寧親如兄弟的日子就此開(kāi)始。

楊李二人在國(guó)內(nèi)沒(méi)有來(lái)往，但可以算是同門師兄弟。1942年，吳大猷指導(dǎo)楊振寧寫(xiě)了學(xué)士論文。1945年，楊振寧出發(fā)去美國(guó)的那一年，一個(gè)胖胖的十幾歲孩子找到吳大猷自薦，正是李政道。吳大猷發(fā)現(xiàn)李政道的確是物理奇才，便將他錄進(jìn)西南聯(lián)大，又在李政道大二時(shí)，推薦他去美國(guó)留學(xué)。李政道先陪吳大猷的夫人去芝加哥大學(xué)找楊振寧。到了那兒不久，李政道就同樣入了芝加哥大學(xué)的研究生院。和楊振寧一樣，李政道也很快顯現(xiàn)出他的天賦和勤奮，而且他也很希望能拜師費(fèi)米——和楊振寧不同的是，他成功了。費(fèi)米博學(xué)謙和，是個(gè)極好的老師，李政道在他指導(dǎo)下獲益匪淺。

當(dāng)時(shí)李政道常與三個(gè)研究生往來(lái)——同樣師從費(fèi)米的斯坦伯格；師從泰勒、但和李政道共用辦公室的羅森布魯斯；還有師從泰勒的楊振寧。1949年，李政道發(fā)表了自己的第一篇論文，就是與楊振寧和羅森布魯斯合寫(xiě)的。楊振寧和李政道還聯(lián)合另外幾個(gè)物理系研究生一起“不務(wù)正業(yè)”，參加了一家芝加哥報(bào)紙舉辦的字謎競(jìng)賽，第一名可以得到五萬(wàn)美元獎(jiǎng)金，這群高材生一路凱歌到最后一輪決賽，發(fā)現(xiàn)題目里有個(gè)規(guī)則模棱兩可，可做兩種解釋，于是他們根據(jù)兩種解釋提出了兩組解——結(jié)果因?yàn)樘岢隽诉^(guò)多的解，喪失了競(jìng)賽資格，痛失獎(jiǎng)金。

有一年放假，楊振寧、李政道，再加上另一個(gè)中國(guó)留學(xué)生凌寧，三個(gè)不會(huì)開(kāi)車的人合買了一輛淺綠色的二手雪佛蘭。楊振寧先去找羅森布魯斯教他開(kāi)車，然后他再教李政道和凌寧，最后三個(gè)人都考了駕照，就立刻開(kāi)著這輛車去美國(guó)西部自駕游。他們一路從芝加哥開(kāi)到舊金山，又開(kāi)到大峽谷，在大峽谷里還差點(diǎn)遇了次險(xiǎn)。

李政道對(duì)這事的回憶是，出發(fā)前，楊振寧建議三人按比例出錢買那輛車子，等回來(lái)后，再由李政道一人出錢買下車子。李政道欣然同意，旅行回來(lái)后就把楊和凌出的錢還給了他們。后來(lái)?xiàng)钫駥幵趥饔浝锾岬竭@部“三人合買的車”，李政道再回想當(dāng)年的事情，硬是又琢磨出一番滋味來(lái)。

這事還有個(gè)后續(xù)。差不多40年后再聚時(shí)，羅森布魯斯才告訴楊振寧，他教楊振寧開(kāi)車時(shí)，自己還沒(méi)有駕照。

1949年，楊振寧有了一個(gè)去普林斯頓高等研究院的訪學(xué)機(jī)會(huì)。

普林斯頓高等研究院1930年成立，目標(biāo)是“追求真理”。這里的研究者不需要教課，唯一的任務(wù)就是思考自己的課題。楊振寧去那里的時(shí)候，研究院的院長(zhǎng)是“原子彈之父”奧本海默，終身研究教授約有20位，愛(ài)因斯坦也是其中一人。

費(fèi)米曾經(jīng)跟楊振寧說(shuō)：“普林斯頓高等研究院很不錯(cuò)。但不宜長(zhǎng)久待在那兒。因?yàn)槟莾河悬c(diǎn)像古代修道院，研究方向太理論化，很容易向形式主義轉(zhuǎn)變，最后與物理學(xué)的實(shí)際問(wèn)題脫離關(guān)系 。”他建議楊振寧在那里做一年博士后，再回歸芝加哥大學(xué)。

楊振寧覺(jué)得費(fèi)米所言有理，然后在普林斯頓高等研究院呆了十七年，做出了他一輩子最重要的幾項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)。

在普林斯頓研究院呆了兩年后，楊振寧還將李政道也找去了普林斯頓高等研究院。

那時(shí)候李政道已經(jīng)從費(fèi)米那里博士畢業(yè)，畢業(yè)論文是《白矮星的含氫量》。畢業(yè)后，他先去了威斯康辛的天文臺(tái)，跟著后來(lái)也是諾獎(jiǎng)得主的錢德拉塞卡爾做研究，據(jù)說(shuō)做的不是特別愉快。兩個(gè)人都有點(diǎn)獨(dú)斷的暴脾氣。錢德拉塞卡爾是這樣的人：學(xué)生們?nèi)绻浪谵k公室里，都不走途經(jīng)他辦公室的近路，而情愿繞更遠(yuǎn)的路走。李政道后來(lái)在哥倫比亞大學(xué)，也是研究生口中的一霸。后來(lái)也拿了諾獎(jiǎng)的史蒂文·溫伯格當(dāng)年在哥倫比亞大學(xué)讀研，說(shuō)李政道演講的時(shí)候，他都不敢中途去上個(gè)廁所。同樣是后來(lái)拿了諾獎(jiǎng)的丁肇中也記得，自己1963年見(jiàn)到李政道，跟他講自己的博士論文，李政道聽(tīng)了幾分鐘，就跟丁肇中說(shuō)，你做的工作里面沒(méi)有多少物理。

兩個(gè)暴脾氣的人一共相處了8個(gè)月。李政道就跳槽去了加州大學(xué)伯克利分校，楊振寧當(dāng)時(shí)也給他寫(xiě)了推薦信。沒(méi)過(guò)多久，楊振寧又向奧本海默推薦了李政道，于是李政道也來(lái)了普林斯頓高等研究院。兩人比鄰而居，楊家住在古德曼路3F，李家住在3E。兩人一起工作，很快合寫(xiě)了兩篇統(tǒng)計(jì)物理的論文。兩家孩子也在一起玩，還拍過(guò)一張兩家的大兒子在一起洗澡的照片。

1957年10月，楊李兩家人在普林斯頓高等研究院

那兩篇合作論文還引來(lái)了愛(ài)因斯坦。愛(ài)因斯坦讀到那兩篇統(tǒng)計(jì)物理論文，主動(dòng)約他們問(wèn)一些相關(guān)的細(xì)節(jié)。

楊李二人終于第一次和愛(ài)因斯坦相約見(jiàn)面。此前他們謹(jǐn)慎克制地不去打擾那個(gè)神一般的物理學(xué)家，以至于楊振寧自己跟愛(ài)因斯坦甚至沒(méi)有一張合影，倒是他的大兒子楊光諾有一次和愛(ài)因斯坦遇上，合照了一張。

那是一場(chǎng)粉絲的偶像見(jiàn)面會(huì)。楊振寧當(dāng)時(shí)情緒過(guò)于激動(dòng)，過(guò)后幾乎想不起具體和愛(ài)因斯坦談了些什么，只記得愛(ài)因斯坦說(shuō)話聲音很低，英語(yǔ)有口音，還夾雜了不少德語(yǔ)詞匯。

李政道則記得更多談話內(nèi)容的細(xì)節(jié)，他本來(lái)想帶手頭的一份愛(ài)因斯坦作品《相對(duì)論的意義》請(qǐng)他簽名，但最終沒(méi)這么做，為此后悔良久。分別時(shí)，愛(ài)因斯坦握了他的手說(shuō)，“祝你們未來(lái)在物理上成功。”愛(ài)因斯坦的手又大又溫暖。還有，楊振寧后來(lái)回憶這次會(huì)面，竟然忘記了李政道也是一同去的，真是有意思。

奧本海默那時(shí)候正想改革普林斯頓高等研究院，他不喜歡研究院里總是散落著一個(gè)個(gè)孤零零的老頭子，沉默徘徊著思考自己的難題。他希望一是多招點(diǎn)年輕人，二是促進(jìn)研究院里面的合作和交流。

楊李二人正是奧本海默理想中的圖景。奧本海默曾說(shuō)，他看到楊李走在一起，便心生驕傲。兩個(gè)極端聰明的年輕中國(guó)人在一起，語(yǔ)速極快地激烈討論，他們用黑板和紙筆推演，甚至用手指在空氣中凌空計(jì)算。許多物理學(xué)家都對(duì)這一幕印象深刻。

這樣的親密合作，持續(xù)到他們因宇稱不守恒而共同獲得諾貝爾獎(jiǎng)。

04

宇稱不守恒

要講“宇稱不守恒”，還得從“θ-τ粒子之謎”講起。

1950年代，實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家們用高速質(zhì)子去轟擊各種物質(zhì)，然后記錄產(chǎn)生的各種“奇異粒子”。θ粒子和τ粒子就是這樣發(fā)現(xiàn)的。從各種實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)看，θ粒子和τ粒子的很多性質(zhì)都相同，它們的壽命差不多，質(zhì)量差不多，電荷一樣，自旋也一樣。

但是，θ粒子會(huì)衰變成2個(gè)π介子。τ粒子則會(huì)衰變成3個(gè)π介子。

到底是同一種粒子發(fā)生了兩種衰變，還是自然界里真的存在幾乎一模一樣的“雙胞胎粒子”？

楊振寧打過(guò)一個(gè)比方，那時(shí)候所有物理學(xué)家就像在一間漆黑的屋子里摸索出口，所有人都堅(jiān)信出口一定存在，但到底往哪個(gè)方向找呢？

楊振寧和李政道摸索的方向，是物理學(xué)“眾神”們雖然也想到過(guò)、但卻不相信會(huì)成功的方向。

楊振寧和李政道在普林斯頓高等研究院的辦公室里討論問(wèn)題｜普林斯頓IAS

說(shuō)實(shí)話，物理學(xué)家們希望這兩粒子其實(shí)是同一種，但根據(jù)當(dāng)時(shí)被廣泛認(rèn)可的物理定律去分析，無(wú)論如何都會(huì)得到“不可能是同一種粒子”的結(jié)論。

在“當(dāng)時(shí)被廣泛認(rèn)可的物理定律”里，有一條就是“宇稱守恒”，可以理解為“物理過(guò)程遵守鏡像對(duì)稱”，一個(gè)物理系統(tǒng)跟它的鏡像，應(yīng)該能遵守同樣的物理定律，形成左右對(duì)稱的過(guò)程。

楊振寧打過(guò)一個(gè)“鏡中人”的比喻，假如有個(gè)人活在鏡中世界里，他的心臟長(zhǎng)在右側(cè)，其他內(nèi)臟也都長(zhǎng)在和我們相反的一側(cè)，構(gòu)成他身體的分子也都是我們世界分子的鏡像……那么，他的身體應(yīng)該能遵從同樣的物理定律，和我們的身體一樣有效地運(yùn)作。

鏡像對(duì)稱，天經(jīng)地義。在此前的無(wú)數(shù)物理實(shí)驗(yàn)里，“宇稱守恒”也從未讓物理學(xué)家們失望。這就是為什么許多物理學(xué)家不愿質(zhì)疑這條規(guī)則。拿了1945年諾獎(jiǎng)的著名毒舌物理學(xué)家泡利就說(shuō)，“我不相信上帝是個(gè)左撇子。”著名的費(fèi)曼也勸過(guò)想做實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)此規(guī)則的拉姆齊（Norman Ramsey）說(shuō)，“那是個(gè)瘋狂的實(shí)驗(yàn)，不要在那上面浪費(fèi)時(shí)間。”費(fèi)曼還建議以10000 : 1來(lái)賭這個(gè)實(shí)驗(yàn)絕不會(huì)成功。

與大多數(shù)物理學(xué)家背道而馳，提出“宇稱可能不守恒”就需要足夠的勇氣了。更難的是，怎么證明“宇稱發(fā)生了不守恒”？

楊振寧和李政道的靈光一閃就在于此。

他們想到，全世界一共有四種基本相互作用——引力相互作用、電磁相互作用、強(qiáng)相互作用（把原子核聚在一起的那種力）、弱相互作用（讓放射性同位素衰變的那種力）。此前支持“宇稱守恒”的實(shí)驗(yàn)，都和前三種基本作用相關(guān)。

他們花了三星期，做了大量的計(jì)算，發(fā)現(xiàn)在弱相互作用的衰變實(shí)驗(yàn)里，可能反應(yīng)“宇稱不守恒”的項(xiàng)恰好被消除了。現(xiàn)在只需要再做一些針對(duì)性的新實(shí)驗(yàn)，就能知道，弱相互作用到底遵不遵從“宇稱守恒”？

從那次紐約聚餐，到寫(xiě)出諾獎(jiǎng)?wù)撐摹度跸嗷プ饔弥械挠罘Q守恒質(zhì)疑》，只花了兩個(gè)月左右。1956年6月底論文寫(xiě)完，10月初論文發(fā)表。在論文里，楊李二人列出了一大堆實(shí)驗(yàn)的詳細(xì)介紹，并說(shuō)明這些實(shí)驗(yàn)可能證明宇稱不守恒。現(xiàn)在，他們需要的就是等待慧眼識(shí)珠的實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家，用實(shí)驗(yàn)結(jié)果來(lái)證明或者否定他們的猜測(cè)。

英雄識(shí)英雄，當(dāng)屬吳健雄。

吳健雄是李政道的哥倫比亞大學(xué)物理系同事，當(dāng)時(shí)已經(jīng)定好了圣誕期間闔家出游的游輪船票，但是她憑著對(duì)物理學(xué)的直覺(jué)意識(shí)到了驗(yàn)證“宇稱不守恒”的重要性，于是她讓丈夫一個(gè)人去坐游輪，而自己留下來(lái)與同事們一起做實(shí)驗(yàn)。

1958年，吳健雄于哥倫比亞大學(xué)｜Smithsonian Institution @ Flickr Commons

泡利聽(tīng)說(shuō)了這事，他跟吳健雄共事過(guò)，非常尊重這位“對(duì)核物理的興趣簡(jiǎn)直濃厚到了令人難以想象的程度”的科學(xué)家，于是跟另一個(gè)物理學(xué)家坦默爾（G. M.Temmer）說(shuō)，“像吳健雄這么好的實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家，應(yīng)該找些重要的事去做，不應(yīng)在這種顯而易見(jiàn)的事情上浪費(fèi)時(shí)間。誰(shuí)都知道，宇稱一定是守恒的。”

實(shí)際上，在找對(duì)了方向以后，實(shí)驗(yàn)推進(jìn)得很快。1957年1月4日恰逢星期五，是哥倫比亞大學(xué)物理系傳統(tǒng)的“中國(guó)菜午餐日”，在聚餐時(shí)，李政道當(dāng)著十幾個(gè)物理學(xué)家興奮地宣布，吳健雄給他打了電話，說(shuō)她的初步數(shù)據(jù)表明了一個(gè)“驚人的效應(yīng)”。

李政道的同事萊德曼（Leon M. Lederman）聽(tīng)了后忍不住反復(fù)琢磨，那天的聚餐他都心不在焉。一回到實(shí)驗(yàn)室，他就開(kāi)始做另一個(gè)可以驗(yàn)證宇稱不守恒的實(shí)驗(yàn)，只花了3天就得到了結(jié)果——實(shí)在是太簡(jiǎn)單、太明確、太成功了，甚至比吳健雄的實(shí)驗(yàn)結(jié)果還要顯著，只可惜應(yīng)了他的名字，終究來(lái)得慢了一步。

1月8日早上6點(diǎn)，萊德曼給李政道打電話說(shuō)，“宇稱完蛋了。”

“θ-τ粒子之謎”當(dāng)然也迎刃而解——它們是同一種粒子，只是衰變成了不同宇稱的產(chǎn)物。不過(guò)此時(shí)，這個(gè)“謎”本身反而沒(méi)那么重要了。

消息像野火一樣在物理學(xué)家們間蔓延，燒得他們坐立不安。奧本海默給楊振寧發(fā)了電報(bào)，“走出了房門”——指的是楊振寧那個(gè)“在黑屋子里摸索”的比方。哈佛大學(xué)的首席理論物理學(xué)家施溫格（Julian Schwinger）打聽(tīng)后說(shuō)，“我要向大自然致敬！”1月15日，哥倫比亞大學(xué)物理系史無(wú)前例地為這個(gè)發(fā)現(xiàn)舉行了一次新聞發(fā)布會(huì)，在會(huì)上，諾獎(jiǎng)得主拉比（Isidor Rabi）鄭重宣告，“一個(gè)相當(dāng)完整的理論結(jié)構(gòu)已從根本上被打碎，我們不知道這些碎片將來(lái)如何能再聚在一起。”

就連泡利也不得不認(rèn)輸，1月27日他給自己的學(xué)生、在MIT的物理學(xué)家魏斯科普夫（Victor Weisskopf）寫(xiě)信說(shuō)，“幸好我沒(méi)有真的和人打賭，要不我可能會(huì)輸一大筆錢……上帝可能是個(gè)左撇子。然而，當(dāng)他強(qiáng)烈地表現(xiàn)他自己時(shí)，他仍然是左右對(duì)稱的。”

物理學(xué)家薩拉姆（A.Salam）打過(guò)一個(gè)比方來(lái)形容“宇稱不守恒”有多么不可思議，“當(dāng)作家們描寫(xiě)?yīng)氀劬奕藭r(shí)，總是把那只獨(dú)眼放在前額的正中間。而宇稱不守恒相當(dāng)于物理學(xué)家們震驚地發(fā)現(xiàn)，空間原來(lái)是個(gè)虛弱無(wú)力的左眼巨人。”

楊李二人在1957年當(dāng)年就獲得了諾貝爾獎(jiǎng)——此時(shí)距離他們的靈光一閃也不過(guò)是一年多。費(fèi)曼說(shuō)，這是“最快頒發(fā)的諾貝爾獎(jiǎng)”，這個(gè)記錄迄今仍未被打破。

而楊振寧覺(jué)得，自己獲得諾獎(jiǎng)最重要的意義，是“幫助改變了中國(guó)人自己覺(jué)得不如人的心理作用”。

楊李二人獲得諾貝爾獎(jiǎng)時(shí)，均是中國(guó)國(guó)籍。

李政道（左）和楊振寧（右）在諾貝爾獎(jiǎng)現(xiàn)場(chǎng)

05

楊-米爾斯規(guī)范場(chǎng)論

獲得諾貝爾獎(jiǎng)當(dāng)然是楊振寧的高光時(shí)刻。但在那一刻還不為人知的是，再往前推幾年，楊振寧的另一個(gè)發(fā)現(xiàn)，意義甚至更為深遠(yuǎn)。

聊“宇稱不對(duì)稱”，要從“θ-τ粒子之謎”聊起。而要聊“楊-米爾斯理論”，則要從牛頓、麥克斯韋、愛(ài)因斯坦和諾特（Emmy Noether）聊起。

諾特是位超一流的數(shù)學(xué)家，她生活在一個(gè)女性研究者備受打壓的年代，因術(shù)后感染過(guò)世時(shí)只有53歲。她一生里做出了無(wú)數(shù)杰出的數(shù)學(xué)工作，她證明的“諾特定理”，更可說(shuō)是如今理論物理的基石。

“諾特定理”講出來(lái)就一句話——每個(gè)連續(xù)的對(duì)稱性，都對(duì)應(yīng)著某個(gè)守恒。反之亦然。

舉個(gè)例子，物理定律今天成立，明天也成立，過(guò)了多久都成立，這是時(shí)間的對(duì)稱性。

物理定律在北京成立，在紐約也成立，移動(dòng)多遠(yuǎn)都成立，這是空間的對(duì)稱性。

時(shí)間對(duì)稱性，對(duì)應(yīng)著能量守恒。

空間對(duì)稱性，對(duì)應(yīng)著動(dòng)量守恒。

旋轉(zhuǎn)對(duì)稱性，對(duì)應(yīng)著角動(dòng)量守恒。

某種勢(shì)能的對(duì)稱性，對(duì)應(yīng)著電荷守恒。

之所以存在種種守恒，是因?yàn)槭澜绫旧韮?nèi)置了各種對(duì)稱性。

諾特定理，實(shí)在是很美的一條定理。

如今，“審美”已經(jīng)成為現(xiàn)代物理研究的推動(dòng)力。物理學(xué)家們驚訝地發(fā)現(xiàn)，這個(gè)宇宙的最底層基礎(chǔ)，被設(shè)計(jì)得很美。如果有兩種可以描述自然現(xiàn)象的方程，物理學(xué)家們永遠(yuǎn)會(huì)選擇更美更對(duì)稱的那個(gè)。愛(ài)因斯坦創(chuàng)立廣義相對(duì)論，就是從引入“廣義坐標(biāo)的對(duì)稱性”開(kāi)始的。傳說(shuō)愛(ài)因斯坦只要覺(jué)得某個(gè)方程丑，就立刻對(duì)之失去興趣。

楊振寧也是“唯美派”里的一員。他的想法甚至更為大膽——

對(duì)稱性支配著守恒，也支配著相互作用。或許可以先從某種守恒出發(fā)，利用合適的對(duì)稱性，直接推導(dǎo)出描述粒子間強(qiáng)相互作用的方程。

楊振寧選擇的守恒，是“同位旋守恒”。

關(guān)于同位旋，有一個(gè)比方——同位旋就像一個(gè)標(biāo)簽，標(biāo)記了電荷不同、但其他方面相同的粒子。想象一對(duì)同卵雙胞胎兄弟，長(zhǎng)得一模一樣，只是哥哥穿著外套，弟弟沒(méi)穿。一旦哥哥把外套脫掉，就無(wú)法區(qū)分他倆了。在“強(qiáng)相互作用”這種力上，質(zhì)子和中子就像這樣的雙胞胎，只要去掉“電荷外衣”，從強(qiáng)相互作用的角度看不出這兩種粒子有什么不同。可以說(shuō)，某種意義上，中子和質(zhì)子是同一種粒子的兩種“量子狀態(tài)”。這種“量子狀態(tài)”用數(shù)學(xué)描述出來(lái)，就是同位旋。

他懷著這種直覺(jué)，思考了許多年，運(yùn)算過(guò)于復(fù)雜，所以他總是卡住。但過(guò)一陣子，他又忍不住再回去思考，又在同一個(gè)地方卡住。已經(jīng)卡了至少7年。

1953年夏天，楊振寧去紐約長(zhǎng)島上的布魯克海文實(shí)驗(yàn)室待一段時(shí)間，和他共用一間辦公室的，是個(gè)還在讀博的研究生羅伯特·米爾斯（Robert Mills）。

羅伯特·米爾斯｜Peter A. Frisch/wikipedia

楊振寧開(kāi)始和米爾斯討論很多物理問(wèn)題，包括他曾經(jīng)做過(guò)的一些失敗的嘗試。在某一次討論里，他們忽然想到一個(gè)數(shù)學(xué)方法，可以解決計(jì)算后期產(chǎn)生的一大堆復(fù)雜的二次項(xiàng)和三次項(xiàng)。

這就是“楊-米爾斯方程”的誕生。它相當(dāng)于經(jīng)典力學(xué)里的牛頓方程組，電磁學(xué)里的麥克斯韋方程組。

粒子物理學(xué)家克莉絲汀·薩頓（Christine Sutton）這么描述楊振寧與米爾斯的相遇——“就像一次罕見(jiàn)的行星排列，短暫地同處于同一個(gè)時(shí)空。這一場(chǎng)并存誕生了一個(gè)方程，這個(gè)方程將是物理學(xué)圣杯‘萬(wàn)物之理（A theory of everything）’的基石。……他倆很快分頭踏上不同的道路，但楊-米爾斯方程確保了他們的名字從此不再分離。”

楊-米爾斯理論實(shí)在太超前了，以至于一開(kāi)始只被其他物理學(xué)家們認(rèn)為是一個(gè)美麗但無(wú)用的數(shù)學(xué)游戲。比如說(shuō)，理論里預(yù)測(cè)了一種有電荷但沒(méi)有質(zhì)量的粒子，但這樣的粒子怎么可能存在呢？1954年2月，楊振寧回普林斯頓高等研究院報(bào)告這個(gè)新理論時(shí)，臺(tái)下唯一感興趣的，是毒舌的泡利。

泡利其實(shí)做過(guò)和楊振寧幾乎同樣的嘗試，但他也遇到了同樣的問(wèn)題，零質(zhì)量的場(chǎng)粒子。所以泡利就直接問(wèn)了，“這個(gè)場(chǎng)粒子的質(zhì)量是什么？”

楊振寧說(shuō)，我們研究過(guò)，但太復(fù)雜了，還沒(méi)有得到確切的結(jié)論。

泡利嚴(yán)厲地說(shuō)，“這是個(gè)不成理由的托辭。”

楊振寧不知如何是好，干脆不再說(shuō)話，坐了下來(lái)。

還是奧本海默出來(lái)打圓場(chǎng)，說(shuō)讓楊接著講下去吧。

那天泡利沒(méi)再提問(wèn)，但他第二天給楊振寧送了張便條——

“親愛(ài)的楊：很抱歉，你在會(huì)上的說(shuō)法，使我無(wú)法再跟你討論。祝好。誠(chéng)摯的泡利。2月24日”

嚴(yán)厲的泡利｜wikimedia commons

楊振寧后來(lái)糾結(jié)了很久要不要發(fā)表這個(gè)理論，最終還是決定發(fā)表，因?yàn)槔碚摫旧韺?shí)在非常漂亮。

于是，就有了楊振寧和米爾斯共同發(fā)表的兩篇經(jīng)典論文，《同位旋守恒和同位旋規(guī)范不變性》和《同位旋守恒和一個(gè)推廣的規(guī)范不變性》。

物理學(xué)家徐一鴻在《可畏的對(duì)稱》里寫(xiě)，“楊振寧和米爾斯的的論文并不是為了解釋過(guò)去得不到解釋的現(xiàn)象,而是為完全對(duì)稱的上帝獻(xiàn)上的贊歌。這篇論文好像是說(shuō)，‘看，這里是人類思維所能夢(mèng)想的最美的理論。如果自然在她的設(shè)計(jì)中不選用這個(gè)理論，物理學(xué)家就只能對(duì)自然失望了。’”

結(jié)果證明，大自然沒(méi)有令物理學(xué)家們失望。楊-米爾斯理論是一個(gè)極其有用的工具。1983年找到的重光子，證明楊-米爾斯方程不但是個(gè)漂亮的理論，更符合實(shí)驗(yàn)結(jié)果。甚至后來(lái)的許多個(gè)諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)，都是在楊-米爾斯理論的框架內(nèi)做出的——

1979 年獲獎(jiǎng)的電弱統(tǒng)一理論，建立在楊- 米爾斯理論上。

1999 年的獎(jiǎng)，是關(guān)于楊- 米爾斯理論的可重正性。

2004 年的獎(jiǎng)，是關(guān)于楊- 米爾斯理論的漸近自由。

還有2013年獲獎(jiǎng)的希格斯粒子，實(shí)際上是對(duì)楊-米爾斯理論的重要補(bǔ)充。零質(zhì)量粒子問(wèn)題被解決了，希格斯機(jī)制可以賦予零質(zhì)量的粒子質(zhì)量。從此，楊-米爾斯理論再無(wú)弱點(diǎn)，真正成為今天的粒子物理標(biāo)準(zhǔn)模型“萬(wàn)物之理”的基石。一切基本相互作用，都可以被納入楊-米爾斯理論的框架之中。

物理學(xué)家戴森在一篇《鳥(niǎo)與青蛙》的文章里這樣評(píng)價(jià)楊振寧——“對(duì)稱性決定了相互作用這個(gè)觀點(diǎn)，是楊振寧對(duì)物理學(xué)最偉大的貢獻(xiàn)。這個(gè)貢獻(xiàn)是一只鳥(niǎo)的貢獻(xiàn)，她高高翱翔在小問(wèn)題的雨林之上，而我們大多數(shù)人在雨林中消耗著我們的一生。”

四位意氣風(fēng)發(fā)的理論物理學(xué)家：派斯、李政道、楊振寧、戴森｜普林斯頓IAS

物理學(xué)家格羅斯則說(shuō)，“對(duì)稱性支配相互作用，而楊振寧支配對(duì)稱性。”

如今，有四大理論被認(rèn)為是物理學(xué)最閃耀的明珠——牛頓的引力理論，麥克斯韋的電磁理論，愛(ài)因斯坦的廣義相對(duì)論，以及楊-米爾斯理論。

楊振寧還發(fā)現(xiàn)，物理學(xué)里“規(guī)范場(chǎng)”的許多概念，竟然能一一對(duì)應(yīng)到數(shù)學(xué)里“纖維叢”的許多概念。研究萬(wàn)物至理的物理，和純粹理性的數(shù)學(xué)竟然殊途同歸。

結(jié)果是，楊-米爾斯理論還帶來(lái)了一些數(shù)學(xué)里的進(jìn)展和突破。2019年的阿貝爾獎(jiǎng)（相當(dāng)于數(shù)學(xué)界的諾貝爾獎(jiǎng)），其中部分成果就是對(duì)楊-米爾斯方程的拓展。

有一次，楊振寧和大數(shù)學(xué)家陳省身談起這種精確對(duì)應(yīng)，楊振寧說(shuō)，想不到你們數(shù)學(xué)家可以憑空想象出這些概念來(lái)。陳省身立刻反駁說(shuō)，這些概念可不是憑空想出來(lái)的，是自然的、真實(shí)的。

06

得失寸心知

楊振寧曾經(jīng)從自己1945年到1980年的論文里選了幾篇，編了一本自選論文集，還加了點(diǎn)評(píng)。

在論文集的扉頁(yè)，是他自己譯成英文的杜甫詩(shī)句——

A piece of literature

Is meant for the millennium.

But its ups and downs are known

Already in the author's heart.

文章千古事，得失寸心知。

這句詩(shī)也被刻在2012年清華大學(xué)送給楊振寧的90歲生日禮物上，那是一個(gè)黑色大理石方塊，頂部刻著杜甫的詩(shī)，四個(gè)側(cè)面則刻著楊振寧在物理四個(gè)領(lǐng)域的13項(xiàng)重要貢獻(xiàn)——

• 統(tǒng)計(jì)力學(xué)

1952年 相變理論

1957年 玻色子多體問(wèn)題

1967年 楊—巴克斯特方程

1969年 1維δ函數(shù)排斥勢(shì)中的玻色子在有限溫度的嚴(yán)格解

• 凝聚態(tài)物理

1961年 超導(dǎo)體磁通量子化的理論解釋

1962年 非對(duì)角長(zhǎng)程序

• 粒子物理

1956年 宇稱不守恒

1957年 時(shí)間反演、電荷共軛和宇稱三種分立對(duì)稱性

1960年 高能中微子實(shí)驗(yàn)的理論探討

1964年 CP 不守恒的唯象框架

• 場(chǎng)論

1954年 楊—米爾斯 規(guī)范場(chǎng)論

1974年 規(guī)范場(chǎng)論的積分形式

1975年 規(guī)范場(chǎng)論與纖維叢理論的對(duì)應(yīng)

費(fèi)曼曾經(jīng)提過(guò)一個(gè)問(wèn)題，“如果發(fā)生了某個(gè)大災(zāi)難，所有科學(xué)知識(shí)都被摧毀，如何用最少的詞傳遞最多的信息給未來(lái)的人類？”

費(fèi)曼自己的回答是一句話，“萬(wàn)物都是由原子構(gòu)成的。”

現(xiàn)在，物理學(xué)家們認(rèn)為，除了原子這句之外，最好再加上一句——

“對(duì)稱性決定了守恒定律。”

被稱為“對(duì)稱之王”（Lord of Symmetry）的楊振寧所做的工作，將與此句一起，永遠(yuǎn)流傳。

參考文獻(xiàn)

[1]楊建鄴著. 楊振寧傳. 北京：商務(wù)印書(shū)館, 2020

[2]江才健著. 楊振寧傳 規(guī)范與對(duì)稱之美 2011年全新修訂. 廣州：廣東經(jīng)濟(jì)出版社, 2011.05.

[3]楊振寧，翁帆.曙光集[M]. .生活·讀書(shū)·新知三聯(lián)書(shū)店, 2008

[4]楊振寧，翁帆.晨曦集[M]. 商務(wù)印書(shū)館, 2018.

[5]徐一鴻, 可畏的對(duì)稱: 探尋現(xiàn)代物理學(xué)的美麗[M]. 清華大學(xué)出版社.2013

[6]季承.李政道傳[M].國(guó)際文化出版公司, 2009.

[7]李政道，破缺的宇稱C.N. Yang:Selected Papers 1945－1980 with Commentary

[8]施郁. 物理學(xué)之美：楊振寧的13項(xiàng)重要科學(xué)貢獻(xiàn)[J]. 物理, 2014, 43(01): 57-62.

[9]施郁.物理學(xué)的美與真：楊振寧的科學(xué)貢獻(xiàn)[J].世界科學(xué),2021(12):50-58.

[10]Jeremy Bernstein，A Question of Parity ,New Yorker, Vol.38,49－104, May 12, 1962

[11]長(zhǎng)尾科技,深度：楊-米爾斯理論說(shuō)了啥？為什么說(shuō)這是楊振寧超越他諾獎(jiǎng)的貢獻(xiàn)？. (2021). Retrieved from https://zhuanlan.zhihu.com/p/55922673

[12]The Feynman Lectures on Physics Vol. I Ch. 1: Atoms in Motion. (2021, July 12). Retrieved from https://www.feynmanlectures.caltech.edu/I_01.html

[13]Farmelo, Graham. It must be beautiful : great equations of modern science. London: Granta, 2002. Print.

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