诺奖之后，杨振宁还做了什么？| 物理繁星闪耀时（一）

对物理学来说，20世纪是一个充满光辉与奇迹的时代。在中国，这个世纪同样见证了近代物理学的诞生和一代又一代杰出物理学大师的崛起。这些物理学家们不仅在学术上披荆斩棘，开创了物理学的新天地，更在教育和科研机构的建设上倾注心血，播下了未来发展的种子。

为了向20世纪中国物理学界的这些巨匠致敬，墨子沙龙特别开设了“物理繁星闪耀时”专栏。我们愿以平实的笔触，让这些物理学家们的成就和故事得以广泛传播，让更多人理解与支持物理学家的工作。

1957年2月2日，美国物理学会天文物理会场人声鼎沸，拥挤的人除了没有爬上吊灯之外塞满了会场的任何一处角落。但神奇的是，没有一个人在听台上的报告，因为大家都听说，下一场是吴健雄与杨振宁等人关于宇称不守恒的报告。

这是1957年初宇称不守恒被证明之后物理学界热闹场面的缩影。这种热闹在杨振宁与李政道获得诺贝尔奖之后达到了高峰。科学界有一个广为流传的观点，即科学家在获得诺贝尔奖之后，其创造力往往会有所下降。然而，对于杨振宁而言，这样的担忧似乎是多余的。

▲1957年，杨振宁接受诺贝尔奖

01

对称性：从破坏到统一

宇称不守恒是杨振宁研究生涯中的核心工作，它深植于他所构建的对称性理论体系之中。杨振宁的研究领域广泛，但始终贯穿着对物理学极致之美的追求。杨振宁对对称性的兴趣源自于本科时期导师吴大猷的课题指导，以及父亲杨武之在群论方面的启蒙。1948年，杨振宁通过一篇对称性文章获得博士学位。到了1950年，杨振宁已经成为这一领域的佼佼者。

宇称不守恒也是对称性的问题之一。《尸子》云：“上下四方曰宇，往古来今曰宙”。所谓“宇”就是空间，“称”便是对称。宇称不守恒便是粒子在空间上的不对称，这让泡利等人觉得物理学的基础都动摇了。写完宇称不守恒的论文之后，1957年初，杨振宁与李政道以及Reinhard Oehme还做了一篇关于C（电荷共轭）与P（宇称）各自不守恒的论文，这影响了后来CP不守恒的发现。宇称不守恒被发现之后，物理学界都期望保留住更多的对称，其中最重要的就是CP守恒，但没想到在1964年，CP不守恒也被发现了。CP不守恒引起了许多人的胡乱猜测，杨振宁与吴大峻合作，建立了分析此类物理现象的理论框架。

▲杨振宁在普林斯顿，宇称不守恒与杨-米尔斯场都在普林斯顿工作期间被发现

深谙对称之美的杨振宁断然不会一直做着破坏对称的事情，建立物理规律的对称之美才是他一直想做的事情，这便是大名鼎鼎的杨-米尔斯场理论。1954年，鉴于当时新发现的粒子太多，杨振宁想要通过一个统一的理论描述它们之间的相互作用。一开始这一理论仅仅被视为一个数学模型。60-70年代，随着其他学者将一些新概念的引入，弱力与电磁力通过这一理论得到统一，强力也采用这一理论进行描述。这些工作最终发展出一个名为标准模型的理论框架，人类借此可以描述除引力之外所有的物理现象。杨-米尔斯场论的核心思想是对称决定相互作用，即指定一种相互作用对称性就会知道涉及到多少种粒子，后来对撞机新发现的粒子果真都在这一模型中。杨振宁称此为他一生中最重要的工作，当然也催生了众多诺贝尔奖。

杨-米尔斯场论还将数学与物理的关系推到一个全新的高度。这源于杨振宁在70年代的一些工作，特别是在1975年，杨振宁在一篇论文中给出了物理学中的场论与数学中纤维丛理论概念对照的“字典”。数学和物理的关系由此大大加深。以至于从1982年到1998年的数学届最高奖菲尔兹奖中，多个奖项与杨振宁的工作有关。这其实一部分属于杨-米尔斯场，另外一部分属于杨—巴克斯特方程。

▲杨振宁与数学家陈省身关系也极好，曾赋诗：千古存心事，欧高黎嘉陈。

杨—巴克斯特方程是杨振宁在统计力学领域的工作。统计力学也是杨振宁的重要研究领域，其可以追溯到杨振宁在西南联大读硕士时王竹溪先生的指导。1952年，杨振宁就凭借其在统计力学方面的工作引起爱因斯坦的兴趣。到了60年代，超导与超流方面的工作让杨振宁尝试刻画出超导超流本质，这最终催生出杨—巴克斯特方程。这一方程在超导、量子霍尔效应以及冷原子等方面有着充分应用。杨—巴克斯特方程虽然属于统计力学，但仍然充满着对称的美，数学上有种编辫子的群便与其有着重要的关系。

▲杨—巴克斯特方程图示与辫群

杨振宁的工作远不止此，杨振宁一生大约发表了300篇论文，其中1958年之前的论文仅占到他发文量的20%。2012年，90岁杨振宁收到了一件黑色大理石立方体，四面刻着他在统计力学、凝聚态物理、粒子物理、场论等物理学4个领域的13项重要贡献。在一些学者的眼中，这些成就都可以得到诺贝尔奖。

▲上印有文章千古事 得失寸心知

除了物理学之外，杨振宁还特别喜欢科学史的工作，特别对熟悉物理学家的回忆、对物理学发展史的回顾以及将中国文化传统与西方科学传统做比较等方面。他认为这能有助于研究成果在世界范围内得到公正评价，特别是对于中国科学家做的工作。而这种想法，则与他学术之外的许多工作有关。

02

从石溪到清华

1966年是杨振宁生命中的一个转折点，这一年他离开普林斯顿前往石溪工作。他曾因妻子杜致礼的缘故选择留在普林斯顿高等研究院。然而在1964年，他们夫妇俩一同成为了美国公民，这一身份的转变让他内心经历了深刻的挣扎。1965年，当奥本海默表达出希望他能继任普林斯顿高等研究院院长的意愿时，杨振宁感到了明显的犹豫和抗拒。与此同时，纽约州立大学石溪分校计划建立一个理论物理研究所并由杨振宁来担任所长。考虑之后，杨振宁前往石溪就职。这一搬家至石溪得到了妻子的支持，重要原因便是他们曾在石溪邂逅美丽的日落，这击中了杨振宁的浪漫情怀，也暂时抚平了当时挣扎的心。

▲普林斯顿高等研究院

从普林斯顿到石溪，杨振宁可以带一些研究生，但是杨振宁像他的偶像狄拉克一样，不是擅长可能也不是很乐于带学生。在石溪的33年中，他只有十几个学生。他认为自己不太喜欢做热门主流的题目，也觉得自己没有什么好题目可以给学生做。对于招进来的学生，他会非常照顾，并慷慨地给予许多时间。对每个学生的特征与爱好，杨振宁都能娓娓道来。这种关爱体现在很多细节中：赵午本来对高能物理非常感兴趣，但杨振宁却在毕业时劝他转入一个僧少粥多利于发展的领域，后来赵午果然在这一领域大放异彩。2018年，爱徒张首晟在美身亡，杨振宁悲痛又克制地撰文悼念：“张首晟是第一流的物理学家”。

▲石溪以杨振宁命名的宿舍楼

杨振宁首先带给石溪的礼物便是1967年杨-巴克斯特方程的发现。鉴于杨振宁的影响力，狄拉克、施温格、费曼等物理学家经常来石溪讲座，成为石溪的一大盛事。对于理论物理研究所的成立，杨振宁采取了非常严格的标准，使得研究所有非常浓郁的气氛。但是杨振宁又不想让研究所成为自己的独立王国，因此他让研究所尽量成为物理系的一部分，与其他教师们一起承担教学工作。这些工作都让石溪物理研究所与其他研究单位的风格截然不同，颇为活跃又鲜有近亲繁殖。1999年，在杨振宁的退休晚宴上，石溪的理论物理研究所改名为杨振宁理论物理研究所。

▲1999年杨振宁的退休仪式

早在1997年，杨振宁就受聘成为清华大学名誉教授，到了2003年，杨振宁正式回到清华大学任全职教授。小时候的杨振宁随父亲在清华园中生活了八年，如今又回到清华，他形容自己的人生是画了一个圆。回到清华的杨振宁最重要的任务是帮助清华建设一流理科，这一任务的载体是清华大学高等研究中心（后为高等研究院）。

杨振宁对高等研究院最核心的要求是确保学术质量，而这需要吸引顶尖人才。然而，当时研究院面临资金短缺的问题。为了吸引这些高端人才，杨振宁慷慨解囊，甚至动用自己的积蓄和房产来支持研究院的发展，这为全职引进如王小云、姚期智等杰出人才创造了条件。至今，杨振宁已为清华大学高等研究院累计筹集了高达1亿元人民币的资金。

▲杨振宁与多位科学家共谋高等研究中心建设

2002年，杨振宁与沈元壤、沈志勋、沈平组成评估委员会，对清华物理学科进行评估，最后形成了一份极为尖锐的报告，并给出了纲领性的意见，包括实验科研亟待加强、同意凝聚态为优势学科以及创造以教学为荣的环境。作为示范，2004年，杨振宁受邀为大一本科生讲授《普通物理》，以当时扭转知名教授不教书的风气。除此之外，杨振宁仍然参与到科研发展中，仅在2008-2010年间，杨振宁就在期刊上发表了十余篇文章，推动清华冷原子研究的发展。

▲杨振宁为清华本科生上课，至今仍可在网上找到视频

在杨振宁等人的努力下，清华物理学科的取得了很快的发展。2013年，薛其坤研究组实验发现了量子反常霍尔效应。曾任清华大学物理系主任的朱邦芬认为，这与杨振宁长期推进人才引进与支持凝聚态才有的成果。前校长王大中的话更为直接：“清华物理系有今天的成就，杨教授功不可没。”

03

千里共同途

1971年，当在报纸上看到美国解除对中国旅行的禁令后，杨振宁当机立断回国，最终辗转四天从巴黎飞回中国，成为解禁后归国华裔科学家第一人。自此之后，杨振宁每年都至少要会一次中国。回国后，杨振宁第一个想见到的便是自己的老同学邓稼先，希望他能打破中国原子弹有外国人参与的谣言。得到确定的答案后，杨振宁一时热泪盈眶，不得不去洗手间整容。

▲杨振宁在法国拿到的签证

回到美国后，杨振宁对中国的情形做了很多报告。这些报告极大改观了美国人特别是科学家对中国的印象。也是在1971年，接触到保钓运动的杨振宁还成为了海外保钓运动的精神领袖，并在美国参议院为钓鱼岛问题作证，对影响美国的钓鱼岛政策走向发挥了重要作用。杨振宁的行为也遭受了一些人的人身攻击与恐吓，以至于有段时间特别要家人小心，不敢拆不明的邮报。

即使受到阻力与威胁，1972第二次从中国回来的杨振宁已经打定了主意，他认为自己有责任帮助中美之间建立一座了解和友谊的桥梁，也帮助中国在科技方面的发展。桥梁首先从自己所在的石溪建立起，如在1971年，赵午来到石溪不久，杨振宁正准备对全校就新中国作一场大报告，包括赵午在内的所有学生都去听了演讲。1974年，石溪大学校长托尔率领美国物理学家访问中国。1978年，托尔成为马里兰大学校长，在杨振宁的影响下，马里兰州成为全美第一个与中国一个省签订协议的州。1980年，杨振宁在石溪成立了与中国教育交流委员会，帮助更多的人来到石溪访问交流。

1977年，鉴于杨振宁的影响，杨振宁受邀成为全美华人协会会长。杨振宁本身不善于行政事务，况且协会内部的派系与厉害关系又远超以往的学术圈，但杨振宁依旧组织和规划了许多活动。这一组织对于推动中美建交起到了很大作用，1979年邓小平访美时，杨振宁便代表致欢迎词。

▲1979年1月30日，邓小平和夫人卓琳出席由美中人民友好协会、全美华人和旅美华侨在华盛顿希尔顿饭店联合举行的招待会，旁边即为杨振宁

8、90年代，香港许多人对于香港的未来表示担忧。1986年，为了加强香港与大陆的联系，杨振宁接收香港中文大学的聘请成为“博文讲座教授”。回归之前香港中文大学一直要授予杨振宁名誉博士学位，然而等到1997年杨振宁才同意这件事，原因在于接收仪式需要在校监面前鞠躬而且被敲一下，回归后，校监从英国人变成中国人了。

在中国科技发展方面，杨振宁也有许多建议。改革开放初，杨振宁认为应该科技发展新增的经费应该到应用层面，将已有的科技成果用来转化成经济效益。到了经济状况好转后，他支持X射线自由电子激光器，散裂中子源等大科学装置的建设。除此之外，杨振宁帮助设立了邵逸夫奖、何梁何利奖、求是奖等科学基金。1996年，求是基金会率先为屠呦呦等人颁发集体成就奖，邵逸夫奖如今也成为一项声誉卓著的大奖。

▲2014年，第11届邵逸夫奖颁奖典礼

2003年全职回国后，杨振宁将自己更多的精力用在中国科技发展上，清华高等研究院便是他最重要的成果。杨振宁将他在清华的住所命名为“归根居”，以此表达他对中华文化的深厚情感和归属感。如他所言“我知道我没有变”。

1971年第一次回国时，邓稼先在给杨振宁的信中描述了自己的期望：“但愿人长久，千里共同途”。当时的杨振宁并不明白是什么意思。50年后，在百岁华诞庆贺会上，他说“我可以跟邓稼先说：稼先，我懂你‘共同途’的意思，我可以很自信地跟你说，我这以后五十年是符合你‘共同途’的瞩望，我相信你也会满意的。再见！”

▲2021年杨振宁在百岁华诞庆贺会上

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本文转载自《墨子沙龙》微信公众号

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