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标题: 百年生涯丨诺贝尔获奖者的生涯之杨振宁 [打印本页]

作者: 风云吧    时间: 2023-12-12 00:00
标题: 百年生涯丨诺贝尔获奖者的生涯之杨振宁
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教授的生活、工作条件也非常艰苦。著名数学家华罗庚1938年从英国剑桥大学回国,共赴国难,他在回忆中写道:

“晚上,一灯如豆;所谓灯,乃是一个破香烟罐子,放上一个油盏,摘些破棉花做灯芯;为了节省点油,芯子捻得小小的。

晚上牛擦痒,擦得地动山摇,危楼欲倒;猪马同圈,马误踩猪身,发出尖叫,而我则与之同作息

《诺贝尔获奖者的大学生涯之杨振宁》
  本期分享: 合璧中西科学文化的骄子/97家学渊源/98奠定基业的西南联大/103
  下期分享: 万里寻名师/115

杨振宁
华裔美国物理学家
1957年年获物理学奖(获奖时为中国人)

杨 振 宁


合璧中西科学文化的骄子
                                   

1957年12月,在象征着科学界最高荣誉的诺贝尔奖坛上,第一次写下了两位中国人的名字——杨振宁和李政道。

亿万炎黄子孙为自己的同胞在世界科学圣殿上做出的辉煌成就感到无比自豪和骄傲。在颁奖仪式上,杨振宁作了热情洋溢的演讲,演讲词的最后一段话是:“今天,站在这里告诉你们这些事实,我沉重地体会到一个事实,就是我在不只一种意义上,是中国和西方的文化的共同产物。我一方面为我的中国血统和背景自豪,一方面将工作奉献给起源于西方的现代科学,它是人类文化的一部分。”

为什么杨振宁如此明确地说明他是中西方文化的共同产物?中国文化和西方文化,究竟怎样孕育了这位中国出身的科学家?


家学渊源
              

1922年10月1日,杨振宁诞生于安徽合肥,他是家里五个孩子中的老大。

二三十年代的中国,政治黑暗、军阀混战国破民贫百姓颠沛流离。幸运的是,杨振宁出身于一个以读书立业为价值取向的书香家庭,良好的家庭学养,使他得以健康成长。

杨振宁的父亲杨克纯(字武之).早年毕业于北京高等师范学校、在杨振宁10个月大的时候,他考取省官费根负复美国,历时5年,获芝加哥大学数学博士学位,于1928年归国。归国后,武之先生先后执教厦门大学、清华大学西南联合大学等学校。

杨武之先生是一个学养深厚,为人光明磊落,有深厚民族感情的人。他的一一生,就是不畏艰苦努力读书、正直做人的一生。他常用他自己9岁丧母,12岁丧父,寄于亲戚篱下,阅尽人间冷暖,从而发奋读书,坚持不与纨袴子弟和不求上进者为伍的人生经验告诫和教育他的孩子。


他还经常给孩子们讲中国历史,讲中国历史上的重要人物,让孩子们了解和热爱自己的祖国;他本人颇具中国古典文学造诣,也常让孩子们诵读优秀的中国古典诗词名曲,令他们受到中国优秀传统文化的熏陶。

在中国大地发生战乱而孩子们无法坚持到学校学习的情况下,他会亲任家庭教师,从一切可能之处借阅画报书籍,督促孩子们读书学习。家里的客厅时常挂着一块黑板, 那是父亲和孩子们讨论难题,传授知识的工具。

作为一个大学教授,他主张凡教育者,首要处就是要知人,认识每一个学生的长处和短处,充分发挥学生的长处,克制短处,才有成大器的可能:他还主张教师除了教基础知识和专业知识,也应教学生思想方法学习方法:品德和道德修养。

毫无疑问,他的这些教育思想将首先对自己的儿女实施。杨振宁的母亲是一个意志坚强、贤惠、克勤克俭的妇女,为了一家七口人的冷暖温饱,她日夜操劳,凡事亲力亲为,把一个家安排得井井有条。她也颇有见识,反复嘱咐儿女奋斗万万不可以升官发财为目的。

在父母的精心养育下,杨振宁从小就成为聪颖好学、品行端正、奋发向上、兴趣广泛的孩子。尽管父亲工作的变换战乱的影响,杨振宁的中小学转换了好几所学校,但他一直是学校里的佼佼者。


小时候的杨振宁就有远大志向,有一次,父亲给他讲历史、数学、诺贝尔奖,他认真地对爸爸说:“我长大了也要争取得诺贝尔奖。”父亲慈祥地笑了,“好好学吧!”父亲欣喜地看到孩子身上有一种特殊的气质一智慧超群,见识精确,热情而有毅力,他从心底里盼望儿f能成为一块好料,一 个有出息的人!中学时代,杨振宁的数学得非常好。

父亲是研究数论和群论的数学家,他便从父亲那里接触了群论初阶。他常常被父亲书架上:一本群论书中美丽的插图所迷住,引发了许多遐想。这一切对他日后醉心于物理世界对称性的研究,不能说没有一种潜在的启蒙作用。

1937年,抗战爆发。北京大学、清华大学和南开大学迁到昆明,合办成一所西南联合大学——简称西南联大。这是当时中国最大的科学教育中心。

清华大学南迁,在清华大学任教的父亲也随校南迁。杨振宁跟随父母辗转跋涉,先回合肥3个月,然后又取道汉口、广州、香港、越南的海防和河内、云南的河口,最后到达昆明。在父亲的鼓励下,只读过高中二年级课程的杨振宁,以同等学力参加了大学统一招生考试。在全国两万名考生中,他以榜上第二名的优异成绩被西南联大录取。


奠定基业的西南联大
                              

杨振宁投考西南联大时,报考的是化学系,因为他没有读过高中物理。但是,入学后,他发现自己对物理学更有兴趣,于是转人了物理系。


杨振宁转换专业是很有根据的。19世纪末至20世纪30年代时间虽只过去了40多年,但人们对物质世界的认识.远远超过了人类几千年认识的总和。令人动万分的新发现.新理论,环环相扣,继往开来,未有穷尽。18年,伦琴关于X射线的发现,揭开了现代物理发现的序幕;

1896年,贝可勒尔发现了放射性;1897年汤姆生发现了电子:1900年普朗克提出了量子论;1905年爱因斯田创立了狭义相对论;1911年卢慧福通过著名的a粒子散射实验,建立了原子结构的太阳系模型.....30年代前后,原子核物理和粒子物理有了迅猛发展。

1929年,狄拉克提出了空穴理论,预见了正电子的存在;1934年费米提出了β衰变理论;1934年,约里奥.居里夫妇发现了人工放射性。当杨振宁正准备上西南联大学习之际,世界科坛正在为开创核能时代而进行着最富有开创性的冲击,核裂变即将发现。正是这些在经典物理中难以想像的重大科学成果,使杨振宁把目光和兴趣转向了物理。

这一转,转出了他一生的辉煌。

由于战争,西南联大的生活条件和教学条件非常差。教室屋顶是铁皮做的,窗户是用纸糊的,地面用土填平夯实,大家都风趣地把这种教室称为“冬冷夏暖”屋。每当下雨,雨点在铁皮上敲得丁当乱响,无法讲课。实验课设备更是少得可怜,大部分仪器因长途跋涉难以搬运,仍留任北京、天津,较贵重的仪器往往要放在大口径空油桶里,不用时放于地下掩体,以避敌机轰炸。


上实验课课时,老师只能把仅有的仪器放在讲台上,或挂在墙上,让大家,然后由教师做示范实验,讲解实验的方法、步骤。学生几乎没有条件自己动手做实验。正常教学秩序难以维持,空袭警报一响,同学们就要蜂拥而出 ,到野外或防空洞躲避。敌机遁去,再三三两两回到教室来。

日常用的笔记本、作业本都是未经漂白的粗纸所订,厚薄不匀,很容易破。更严重的是书籍奇缺,所订杂志往往一两年以后才能收到。为了向图书馆借-本参考书, 要很早去排队,而且多半还借不到。不少学生一旦借到了 书,就常常过期不还。尽管学校做出规定,凡过期不还者要受行政处分,但仍有许多学生宁愿受处分也不按期还书,结果布告栏上为此贴上了许多处分通告。

教授的生活、工作条件也非常艰苦。著名数学家华罗庚1938年从英国剑桥大学回国,共赴国难,他在回忆中写道:

“晚上,一灯如豆;所谓灯,乃是一个破香烟罐子,放上一个油盏,摘些破棉花做灯芯;为了节省点油,芯子捻得小小的。晚上牛擦痒,擦得地动山摇,危楼欲倒;猪马同圈,马误踩猪身,发出尖叫,而我则与之同作息。那时,我的身份是清高教授,呜呼!清则有之,清者清扬之清,而高则未也......在这样的环境中,埋头读书,苦心钻研。”

条件如此艰苦,能否吃饱饭都是个问题。教授们常饿着肚子给学生们讲课,下课了还要去设法为自己和家人弄点糊口的食品。菜蔬奇缺,营养不良,学生们也常吃不饱,某些有经验的同学,开饭时,第碗装半碗,狼吞虎咽吃掉,赶紧去盛第二碗,才能勉强吃个半饱去晚了,就没饭了。


杨振宁曾回忆在西南联大的生活:“中日战争是场漫长的浩劫,与中国悠久历史上所发生过的任何一次战争相比,都有过之而无不及。降临到千家万户老百姓头上的是难以名状的灾......

1940年9月30日,我家在昆明租赁的房屋正中日本轰炸机投下的一枚炸弹。我们少得可怜的一点家当几乎全部化为灰烬。万幸的是,全家人都已躲在防空洞里,免于遭难。几天之后,我带着一把铁锹回去,挖出了几本压歪了的但仍可用的书本,欣喜若狂。

今天已很难了解在那种困苦岁月里,几本书的价值。”然而,极端恶劣的条件并没有压倒西南联大的师生员工,他们仍以饱满的学习热情和上下一致的爱国精神,来弥补物质条件的不足。三所著名大学的一批教授聚集在一所学校教书,西南联大可谓名家云集,高手荟萃。

他们学识渊博,专业精深,思想活跃,治学严谨,是一个在中国科学史、教育史上做出了重大贡献的科学教育集团。他们在艰难竭蹶中认真教课,敬于业务,使教学质量达到了相当高的水平,培养和造就了大批知识精英,成为日后国家的栋梁之才。

西南联大保持着清华大学把国文作为大学一年级学生必修课的传统,杨振宁的国文本来不错,经过名教授的培养熏陶,更使他奠定了深厚的基础。教过杨振宁国文课的教授,很多位都在中国现代文学、语言和文学史上占有重要地位,如散文家朱自清教授,诗人,学者闻一多教授,语言学家罗常培、王力教授等。


西南联大为了充分发挥这些教授的专长,打破了传统的由一位教授开一门课的教学法,采用了轮流教学法,每位教授只讲一两周课。这样,尽管初看起来似乎缺少系统性但由于每位教授都讲授他本人最精彩、最拿手的部分,因而非常吸引学生,使学生受益匪浅。

数学是理论物理学工作者最重要的工具。在西南联大,杨振宁受到了极为严格的数学基础训练,历年考试成绩均名列前茅。在西南联大里,不仅有像杨武之、姜立夫、江泽涵等中年数学家,还拥有一批像陈省身、华罗庚那样的青年数学家。

当时,华罗庚刚从英国剑桥大学留学归国,在堆垒素数论的研究上声名卓著。专长几何,在矢量丛连络论研究领域已很有造诣的陈省身教授,也刚从德国汉堡大学获博士学位后归来,他不仅与杨武之有师生之谊,而且与杨振宁又是师生关系,感情十分深厚。

物理系的教师队伍更是群星灿烂。叶企孙、吴有训、饶毓泰、赵忠尧、任之恭、王竹溪吴大猷马仕俊、周培源等,都是中国近代物理学界的风云人物。杨振宁十分幸运,大学一年级由赵忠尧教授讲授普通物理课程。赵教授在20世纪20年代末便在美国进行了硬Y射线的吸收和散射实验,是最早接触到正负电子对的产生和湮没过程的实验物理学家。

二年级则由吴有训教授讲授电磁学,周培源教授讲授力学。吴有训1928年起就先后任清华大学物理系教授、系主任理学院院长,与杨振宁的父亲同为芝加哥大学生,又同为清华大学同事,杨振宁从小就认识这位著名学者。周培源教授也是大家熟悉的著名学者。


三年级时则由张文裕教授讲授原子物理学。张教授的原子物理研究工作居当时世界的领先水平,是近代著名核物理大师卢瑟福的门生。量子力学课由王竹溪教授讲授。

用当时这门课程的标准看,王竹溪教授的讲义取材十分新颖,内容十分丰富,讲解十分深透,与国外名牌大学的名教授相比,有过之而无不及。几年后,杨振宁到了芝加哥大学念博士学位,上量子力学课时,发现所讲授的内容他早跟王竹溪先生学过,而且学得更深入,因此常常充当助教的角色。西南联大教学水平之高,杨振宁基础之扎实,可见一斑。

西南联大的老师中,对杨振宁影响最大的是吴大猷、王竹溪两位先生。杨振宁大学毕业之前,需要写一篇学士学位论文,他请吴大猷先生做论文导师。其时,吴大猷刚从美国回来不久,专长于原子分子理论及实验光谱研究,对当时原子、分子光谱学的前沿问题非常清楚。

他便要求杨振宁用群论的方法把分子光谱的有关问题理出个头绪。杨振宁在写这篇论文时,对吴大猷刚翻译的一本E.Wigner著的《群论与其在原子光谱的应用》进行了潜心钻研。加上杨振宁的父亲就是专于群论的专家,杨振宁自学了他父亲留美的老师狄克逊写的《近代代数理论》,在那本书里,狄克逊用十分明晰简洁的语言把群论的“ 表示理论”讲得非常透彻。


杨振宁从中进一步感受到了群论无与伦比的美妙,启发了他在物理学中深入地应用群论。就这样,杨振宁接触了群论以及对称性概念在物理学中的应用,为他以后在对称性原理的研究领域所做的开创性研究奠定了决定性的基础。

杨振宁回忆说,当年吴大猷教授“对我发生很大影响”,“我对对称原理发生兴趣实起源于那年吴先生的引导”。以写这篇论文为契机,激发了杨振宁对研究物理学中日对称问题的兴趣,导致日后取得“弱相互作用下宇称不守恒定律”的研究发现(为此获1957年诺贝尔物理奖)和建立“杨振宁一米耳斯规范场论”这两个方面的辉煌成就。

大学毕业后,杨振宁进了西南联大研究院,师从于王竹溪教授研究统计力学。王竹溪教授在西南联大开过统计物理热力学、电动力学、量子力学、理论力学等多门课程。他每涉猎一个新领域,就总是要整理成很厚且又很工整的笔记。他的许多著名的统计物理学著作、热力学著作、和他人合著的特殊函数著作,都是根据他的笔记进一步加工发展完成的。

在西南联大和后来的清华大学,历代学生相传着-条重要的经验:谁要想学习理论物理,一个最直接的方法就是借阅王竹溪先生的笔记,以至他的各门课的笔记,都为他的历代弟子所“必读”。王竹溪教授博学多才,治学严谨,工作刻苦,功底极深。杨振宁当时正是在蓬勃发展、有着广阔应用前景的统计物理的召唤下,在王竹溪教授的治学风范吸引下,请王竹溪教授作为自己的硕士论文的指导老师的。

王竹溪教授把杨振宁带进物理学这一引人入胜的领域,从此,统计力学一直是 杨振宁最感兴趣的物理学分支之一。他后来在尹辛模型、相变理论等统计物理学问题方面的出色工作,其渊源正在于此。因此,杨振宁始终没有忘记这两位先生的指引。他说:“在王(竹溪)先生指导之下,我写了一篇(硕士)论文。是关于统计力学的。这篇论文把我引导到统计力学的领域。以后40年间,吴先生和王先生引导我走的两个方向一对 称原理和统计力学,一直是我的主要研究方向。

西南联大的生活,不但为杨振宁提供了学习和成长的机会,而且他还形成了自己的物理学结构感和好恶感。他开始思考物理学理论的总体结构以及同这种结构相联系的美,也开始接触和考虑对称性在物理学中的基本作用这样根本性的问题。他试着用全局的观点来审视各种物理学理论,开始孕育把已有的理论从一个局部的领域推广出去的念头。

在西南联大,杨振宁很欣赏爱因斯坦、狄拉克和费米的工作及风格。杨振宁对爱因斯坦推崇备至,崇拜得五体投地。他认为,爱因斯坦是20世纪最伟大的物理学家、思想家和哲学家,是与牛顿齐名的物理学史上最伟大的两个巨人之一。他用两个字来评论爱因斯坦对物理学的贡献,那就是“深”与“广。

他喜欢狄拉克的特殊风格,认为狄拉克对问题的物理本质的认识常常能够一语中的。他觉得狄拉克研究物理学时,每一步都有他自己的特殊逻辑。虽然他的逻辑跟别人的不一样,但却非常富有吸引力。只要你跟他走一步,你就感到非跟他走到底不可,最后,总是忽然得出一个意想不到的结果,这就好像是一种“神来之笔”。杨振宁觉得,跟着狄拉克一步步往前走不啻是一种妙不可言的享受!

至于费米,杨振宁认为他是物理学史上最后一位既从事理论研究,又做实验工作,而且在这两方面都有第一流 贡献的伟大物理学家。费米对什么是物理,什么不是物理,有一个很清晰的价值观念。杨振宁承认自己受费米的影响非常之大。最重要的一点是,费米使他了解,物理不是形式化的东西,它是有血有肉的。

总之,杨振宁认为,爱因斯坦、狄拉克和费米都具有把一个物理概念,一个理论结构或一个物理现象的本质提炼出来的本领,并且都能够正确地把握住其精髓。


他后来说:“在每一个创造性活 动的领域里,一个人的好恶,加上他的能力脾性和机遇,决定了他的风格。而这种风格转过来又决定了他的贡献。乍听起来,”一个人的好恶和风格竟与他对物理学的贡献关系如此密切,也许会令人感到奇怪,因为物理学一般被认为是一门客观地研究物质世界的学问。

然而,物理世界具有结构,而一个人对这些结构的洞察力,对这些结构的某些特点的喜爱,对另一些特点的憎恶 ,正是形成他自已风格的要素。因此,好恶和风格之于科学研究,就像它们对文学、艺术和音乐样至关重要,这其实并不是稀奇的事情。”这是一段隽永而饱含真知灼见的话。

每当回忆起西南联大的岁月,杨振宁都倾注了深情。他此生在物理学上的见识、眼界胆略、鉴赏能力和基本态度,都是年轻时在中国获得的。参天的大树,离不开根本。杨振宁物理学的茁壮根系,在西南联大这片沃土往深里钻,往广处长,为大树的繁茂,汲取着丰富的营养。



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