被“八卦”围攻的华人天才！真实的杨振宁究竟是什么样？

正值杨振宁100周岁华诞，一张旧照重新得到网友们的关注。

1999年5月，杨振宁退休学术会议在美国纽约州立大学石溪分校举行，此图据称是会后众科学家的合影▼

其中有不少大师级人物；站在最中间位置的，正是华人物理学家杨振宁。

这不禁让小北回忆起另一张历史老照片，1927年的第五届索尔维会议合影▼

照片中几乎聚集了当时所有顶级的物理学家：爱因斯坦、洛伦兹、居里夫人、普朗克等人坐在前排，玻尔坐在第二排右一。

今昔对比，令人感慨！

可以说，杨振宁凭借其卓然天才和突出贡献，打开了国际物理学界的新局面。

杨振宁获诺奖授奖仪式

大多数人对杨振宁的了解仅停留在“著名华裔物理学家”“首位获得诺贝尔奖的华人”的符号式标签。

却不知道，如果千年以来的物理学家们有排名，杨振宁足以跻入前20位，即使跟爱因斯坦、牛顿、麦克斯韦、霍金这些伟大的名字并列都不突兀。

有人说，他是当今在世最伟大的物理学家；也有人说，他的几大研究成果，几乎奠定了整个20世纪后半叶基础物理学界成就的基石。

1949年杨振宁在普林斯顿高等研究院

可这些成就，为什么没有被大部分人具体认知呢？

一方面，杨振宁的研究比较艰深，初高中的物理完全接触不到；也不像霍金的宇宙学研究，跟“时间旅行”这样的酷炫话题结合，自然有流传度。

另一方面，就是关于杨老“私人生活”的传闻被过度渲染、放大，并加入了不切实际的揣测。

不管是所谓“老夫少妻”还是所谓“国家最困难的时候加入美国籍”，恶意满满的报道满天飞，但也赚足了眼球。

要知道，当钱学森被问到“为什么杨振宁没回国？”时，钱老如此回答：

“是国家要他留在国外，他在国外的作用远比国内大。”

结合彼时国内的理论物理学界研究状况，杨振宁在美国做研究，不仅能得到更充足的经费支持，也更便于在国家上交流与访学，才能为全人类做出巨大贡献。

更重要的是，身在异国的杨老也一直心系祖国。

厉光烈先生在《敬贺杨振宁教授百年华诞》一文中，回忆杨老的拳拳赤子之心：

1979～1981年，我第一次访问石溪期间，当地华人不止一次对我说起，他们当年跟随杨先生为中国重返联合国奔走呼吁的故事；

……杨先生应邀去麻省理工学院访问，一位美国教授对他说：中国大陆来的访问学者，在一起议论他们的国家，常常很激烈，甚至会骂街，但是，只要我们的人参与其中，指出他们国家的不是，他们马上一致对外，群起而攻之，不依不饶。我们很不理解，他们为什么会这样？！

杨先生对他说：你们美国才200年历史，我们中国有5000年历史，我们对国家、对民族的这种“恨铁不成钢”的感情，你们确实难以理解。

在美国的时候，杨振宁多次筹集资金，组织中国学者到美国访学；并在1997年建议清华大学成立高等研究中心，并亲力亲为号召和培育人才……杨老为中国科学界做出的贡献，不胜枚举。

可依然架不住部分网友用“不爱国”的大帽子去污名化这位本应是华人骄傲的科学家。

甚至还有人以“小人之心”揣测杨老改回中国籍，是为了回国养老▼

至于婚姻生活，只能说对着一位人类杰出科学家的私生活指指点点的行为，实在是令人发笑。

可对于围观群众来说，枯燥的科学研究，哪里有名人八卦来得有趣呢？

就像是“波兰荡妇”的污名盖过居里夫人的伟大成果；就像是大家对林徽因感情生活的关心，远超对她在古建筑保护上的贡献的了解……

很多年间，作为物理学家的杨振宁，也被作为“新闻人物”的杨振宁的“风头”盖过。

所以小北今天想带大家回到纯粹的科学本身，回到作为物理学家的杨振宁本身，一起回顾《物理学之美》一书，钩沉“宇称不守恒性”的发现过程。

这一让杨振宁35岁就获得诺奖的发现背后，有一段奇妙曲折的、充满想象力的科学旅程。

就算是物理成绩不好的小北，读到这段往事时，也为杨振宁、李政道、吴健雄等几位科学家的质疑精神和不懈探索感动。

01

让我们把时间线拉回到1956年4月，第六届罗彻斯特会议在罗彻斯特大学召开。这是国际高能物理会议。加州理工学院的物理学家费曼在会议上提出：

“宇称守恒定律有时会遭到破坏吗？”

这位不走寻常路的天才物理学家，提出这个问题时，其实只抱有“试一试”的心理，毕竟他内心深处觉得这是个“鲁莽”的想法。

著名物理学家费曼

因此费曼在发言时称：“我替马丁•布洛克提出一个问题”——马丁•布洛克是会议期间跟他同住在一个房间的实验物理学家。

令所有人没想到的是，出席了这次会议的杨振宁，对这个问题给出了一个很长的回答。

但他的讲话，布洛克似乎没有听懂，私下问费曼：“他讲了什么？”

费曼回答说：“我也不知道，我不懂他讲些什么。”

当在座的诸位天才大脑终于反应过来，才意识到杨振宁提出了一个离经叛道、震惊众人的观点。

而当这个观点在未来被实验验证后，成为了科学史上“最令人惊叹的发现之一”。（英国科学家斯诺语，《两种文化与科学革命》，1959年）

这一切都要从物理学中最重要的一个基本定律说起。

02

在高中物理课中，学生要学到好几个守恒定律，如能量守恒定律、动量守恒定律、角动量守恒定律、电荷守恒定律，等等。

物理学家对守恒定律有一种特殊的偏爱，因为守恒给了我们一种秩序，一种和谐，一种美感。

守恒的普遍性和重要性，引起了物理学家的深思：在守恒定律的背后，有没有更深刻的物理本质？

19世纪末，数学家和物理学家才终于认识到，某一物理量的守恒必然与某一种对称性相联系。

其实，在中学物理中，有很多有关对称性方面的定律，只不过没有用“对称性”（symmetry）来描述罢了。

例如，能量守恒定律与“时间平移对称性”相联系，即物理规律在t时刻成立，那么在另一时刻 t′它也还是成立。

每一个守恒定律都对应着一种对称性——在20世纪30年代以后，对物理学家来说，这已经是一种常识，一种极其有价值的理论和工具。

但20世纪40年代末，物理学界出现了一个“θ-τ之谜”，一时让物理学家们惊慌失措。

03

解释“θ-τ之谜”之前，必须先介绍“宇称守恒定律”（law of parity conservation）。

“宇称”是指物理定律在左右之间完全对称。这种对称是一种分立的而不是连续的对称。

如果打一个浅显的比喻就是，一个基本粒子遵循的运动规律，它的“镜像”粒子（即这个粒子在镜中的像）所遵循的运动规律完全一样。

例如：一个粒子在做速率、半径一定的圆周运动，镜子中的那个“镜像”粒子也会做同样速率、同样半径的圆周运动，只不过如果一个左旋，另一个则右旋。

1956年以前，宇称守恒定律与能量守恒定律一样，已被认为是物理学中的“原理”，是金科玉律、不易之典。谁也没有想到（或有胆量）去怀疑它。

直到出现了“θ-τ之谜”，杨振宁和李政道两人为了解决这一让整个物理学界为之迷惘的谜，最终开始怀疑宇称守恒的普适性。

04

1947年，实验物理学家们发现宇宙射线中有一种“θ粒子”,在衰变时变成了两个π介子；1949年他们又发现一种“ τ 粒子”可以衰变为3个π介子。

这当然不是什么令人瞩目的大事，但随着实验的进展，人们发现θ粒子和τ粒子除了衰变的方式、结果不一样以外，其他方面的性质几乎完完全全一样。但从衰变的方式和结果来看，θ 粒子与 τ 粒子的宇称不同，θ 的宇称为偶，而 τ 则具有奇宇称。

如果 θ 粒子和 τ 粒子真是同一个粒子，那不就违背了宇称守恒定律吗？

于是，只能在两个选择中决定取舍：

要么认为 θ和 τ 粒子只能是不同的粒子，以拯救宇称守恒定律；要么承认 θ 和 τ 是同一个粒子，而宇称守恒定律在这种弱相互作用支配下的衰变中不守恒。

在开始一段时期里，人们囿于传统的信念，根本不愿意相信宇称会真的在弱相互作用中不守恒，因此都尽力改进实验设备和方法，寻找 θ 粒子和 τ 粒子之间的其他不同点，以证明它们是不同的两种粒子。

但是，一切努力均劳而无功。

物理学家又一次陷入了迷惘和思索之中。这种情形正如杨振宁所说：

那时候，物理学家发现他们所处的情况，就好像一个人在一间黑屋子里摸索出路一样，他知道在某个方向上必定有一个能使他脱离困境的门。然而这扇门究竟在哪个方向上呢？

而勇于质疑铁律，成功打破“黑屋子”的，正是杨振宁、李政道、吴健雄等几位物理学家。

05

在解决“θ-τ 之谜”的过程中，杨振宁与比他年轻4岁的李政道开始了辉煌的合作。

1946年秋天，李政道从西南联大到美国后进入芝加哥大学攻读物理系研究生。他选芝加哥大学的原因之一是因为这里有闻名世界的物理学大师费米教授。

那时杨振宁正好也在芝加哥大学，在他的介绍下费米教授成了李政道的导师。

年轻时的杨振宁和李政道

1953年，李政道到哥伦比亚大学任教（1956年晋升为教授），为了继续两人已经开始的合作，他们两人订立了相互访问的制度。

杨振宁每周抽一天时间去哥伦比亚大学，李政道则每周抽一天到普林斯顿或布鲁克海文。这种例行互访继续了6年。杨振宁曾回忆说：

这些年里，我们彼此相互了解得如此之深，以致看来甚至能知道对方在想些什么。

但是，在气质、感受和趣味等诸方面，我们又很不相同，这些差异对我们的合作有所裨益。

在 θ-τ之谜引起物理学界极大关注之时，杨振宁和李政道当然也非常关注这一件大事的动向。

这时，普林斯顿高级研究院春季学期已经结束，杨振宁和家人到布鲁克海文度假。在度假期间，他和李政道之间的每周两次互访，仍然继续保持。

大约是4月底或5月初的某一天，杨振宁驱车前往哥伦比亚例行拜访。

他把李政道从办公室接出来，把车停在纽约市百老汇大街和125街转角处，因为附近的饭馆还没有开门营业，他们就到附近的一家“白玫瑰咖啡馆”继续讨论“θ -τ之谜”。之后他们又到“上海餐馆”吃午饭，边吃边讨论……

李政道和杨振宁在普林斯顿的密切合作

杨振宁和李政道合作的论文完成，10月份以《弱相互作中宇称守恒的问题》为题在《物理评论》上发表。

他们的结论被物理学界知道以后，大部分物理学家认为违反宇称守恒几乎是不可能的事情，像著名的物理学家维格纳、朗道（L. D. Landau，1908—1968）、泡利，开始都持坚决反对的态度。

当时被人们认为最伟大的理论物理学家泡利在给韦斯科夫（V. F. Weisskopf，1908—2002）的一封信中说：

“我不相信上帝是一个没用的左撇子，我愿意打一个大赌，实验一定会给出一个守恒的结果。”

但杨振宁和李政道知道，他们的假说到底是对是错，只有用实验来检验。

06

想请一位实验物理学家来做验证假说的实验并不那么容易。

实验物理学家们纠结于——究竟值不值得做一个实验来检验弱相互作用中宇称是否守恒呢？更何况，杨振宁和李政道设计的几个实验都非常困难。

幸亏这时，李政道想起了向哥伦比亚大学的同事吴健雄求援。

在和李政道的讨论中，吴健雄认识到对于研究β衰变的原子核物理学家来说，这是做一个重要实验的黄金机会，不可以随意错过。

吴健雄在实验室

1956年6月初，吴健雄决定同美国国家标准局的4位物理学家安布勒、海沃德、霍普斯和赫德逊一起合作，做β衰变中宇称是否守恒的实验。

随着吴健雄实验的进展，物理学界开始有更多的人关心和讨论这件事，气氛比半年前热闹多了，有趣的故事也纷纷出笼。

07

1989年以74岁高龄因“发展了原子精确光谱学”获诺贝尔物理学奖的拉姆齐（N. F.Ramsey，1915—2011），那时想利用橡树岭国家实验室的设备做实验，检验弱相互作用中宇称是否守恒。

费曼得知此事后，这位在美国科学界才高八斗、满腹珠玑的卓伟之才，立即说：“那是一个疯狂的实验，不需要浪费时间在那上面。”

他还建议以10000∶1来赌这个实验绝不会成功。

拉姆齐回答说：“如果实验成功，我和我的学生会得到诺贝尔奖；如果不成功，我的学生也有了博士论文的题目。”

后来，他们将赌注改为50∶1；再后来，由于橡树岭国家实验室不支持，拉姆齐的实验没做成。

而上文提到的著名物理学家泡利，得知吴健雄正准备用实验检验时，立即回信给韦斯科夫说：“愿意下任何数目的赌注，来赌宇称一定守恒。”

他还对一位叫坦默尔的物理学家说：“像吴健雄这么好的实验物理学家，应该找一些重要的事去做，不应该在这种显而易见的事情上浪费时间。

与吴健雄合作做宇称守恒实验的

美国国家标准局的三位物理学家∶

安布勒（右一）、海沃德和赫德逊（左一）

但是泡利和费曼都没有料到，到了1956年圣诞节时，吴健雄小组的实验已经差不多可以说是成功地证明了：宇称的确在弱相互作用中并不守恒。

08

1957年1月4日哥伦比亚大学物理系例行的“星期五午餐”聚会上，李政道迫不及待地把实验的结果告诉了与会的人。

当时与会的有一个叫莱德曼（L. M.Lederman，1988年获得诺贝尔物理学奖）的实验物理学家听到这个消息后，立即用另一个实验来检验宇称是否守恒，结果4天就有了结果。

1月8日早上6点，莱德曼用电话告诉李政道说：“宇称定律死了。”

1月5日，杨振宁给正在加勒比海度假的奥本海默（J.R. Oppenheimer，1904—1967）发了一封电报，把吴健雄的实验结果告诉了他。奥本海默回电只有几个字：“走出了房门。”

1月15日，吴健雄等人的实验报告论文完成，寄给了《物理评论》。这一天，哥伦比亚大学还举行了新闻发布会，宣布了这一实验结果。

θ-τ之谜最终被解开了，这是一个无可比拟的、重大的革命性进展。剑桥大学的奥托·弗里什在当时的一次演讲中说：

“宇称是不守恒的”这样一句令人难解的话语，像新的福音一样传遍了全世界。

09

整个科学界在震惊之后，开始想：

为什么在这个重大历史转折点上，恰恰是三位华裔物理学家引导物理学界迈过历史的门槛，解决了一个“物理学理论根本结构”的问题，使人们的根本认识发生“一次伟大解放”呢？

《科学美国人》的编辑、著名科普作家伽德纳（M. Gardner）认为，中国文化素来强调和重视对称中含有的不对称性。

中国的阴阳符号，是一个非对称分割的圆©摄图网

这种对称—不对性的美学思想传统也许早就潜移默化的影响着杨振宁和李政道，使他们比更重视对称性的西方科学家更容易打破西方科学美学传统中保守的一面。

杨振宁和李政道的发现，深刻影响了科学理论的结构，给科学认识带来一次伟大的解放。

所以，1957年的诺贝尔物理学奖迅即授给了杨振宁和李政道这两位年轻的物理学家。

1957年杨振宁（左1）和李政道（左2）

在诺贝尔奖的颁奖典礼上

一个影响如此重大的理论从提出到获奖只有不到两年的时间，在诺贝尔奖50多年授奖史上，是十分罕见的，费曼曾经说：“这是获诺贝尔奖最快的一次”。

值得一提的是，这一伟大成就，显然与吴健雄的实验证实有密切的、决定性的关系；可惜，吴健雄竟没有因此获诺贝尔奖，不能不说是诺贝尔奖授奖史上的一个极大的遗憾。

完

而这次诺奖，仅是杨振宁辉煌成就的开场。

后来，杨振宁又与米尔斯合作，提出了“杨-米尔斯场”理论，这一“奠基石级别”的贡献，被认为是20世纪的重大成就之一，实现了物理学家百年的梦想，让物理学界“大一统理论”看到了希望。

1994年鲍尔奖授予杨振宁时的颁奖词这样说：

这一理论模型已经与牛顿、麦克斯韦、爱因斯坦的成就比肩，并必然将对未来产生可相提并论的影响。

如今，这位期颐之年的老人落叶归根，回到中国定居，还记得，他在90岁高龄时依然坚持为清华本科生上课，为帮助科研后辈而孜孜不倦。

杨老曾说过这样一句话：我这一生最重要的贡献，是改变了中国人自觉不如人的心理。

时逢祖国母亲的生日临近，让我们向杨振宁先生致敬，向强大的国家致敬，向每一位发光发热的中国人致敬！

-End-

编辑：妍书

观点资料参考：

《物理学之美》，杨建邺 著

转载及合作请发邮箱：

scb01@pup.cn

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