放弃欧洲终身教授！他破解世界物理难题，让中国在量子领域封神

放弃欧洲终身教授！他破解世界物理难题，让中国在量子领域封神

11月11日的北京，中科院理论物理所里人声鼎沸、座无虚席。

两百多位来自全国各地的物理学家、青年学者齐聚一堂，参加“彭桓武先生诞辰110周年纪念大会”。

提到彭桓武这个名字，可能不少朋友觉得陌生，但坦白讲，他可是咱们中国理论物理的“开山鼻祖”级人物，在全球量子场论发展史上，更是绝对绕不开的关键存在。

理论物理所所长周善贵在会上说，彭老那辈创业者留下的学术民主、自由探索的精神，至今仍是研究所的宝贵财富。

要讲彭桓武的厉害，咱们得先回到1941年。

这一年，26岁的彭桓武刚从量子力学奠基人玻恩门下拿到博士学位，转身就奔赴爱尔兰，加入了由另一位量子力学巨头薛定谔担任所长的都柏林高等研究院。

那会儿的物理学界，正被一个难题卡得动弹不得，宇宙线里的“硬成分”穿透力反常地强，连贝特、奥本海默这些世界级大佬都束手无策。

你可能不清楚，人类早就发现了这种来自宇宙的神秘辐射，但直到1911年，赫斯才确认它来自地球之外，1926年密立根给它取名“宇宙射线”。

后来科学家发现，宇宙射线分“软”“硬”两种成分：软成分是电子、正电子这些常见粒子，贝特和海特勒在1934年就用公式解释清楚了；可硬成分的穿透力实在离谱，按当时的理论根本说不通。

1937年，安德森等人发现了一种质量介于电子和质子之间的“重电子”，本以为找到了答案，可新的问题又来了，1939年 Nordheim 等人发现，要是这东西真是汤川秀树预言的核力传递粒子，早该被大气层吸收了，低海拔地区根本不可能观测到。

海森堡、泡利这些顶尖学者试了各种招，全都铩羽而归，甚至有人发出“谁订购了这个粒子”的困惑感叹。

就在整个学界陷入迷茫的时候，彭桓武来了。

他和搭档海特勒跳出了传统理论的条条框框，借鉴量子电动力学里的辐射跃迁理论，硬生生闯出了一条新路。

他们发现，介子辐射后会再吸收的“辐射阻尼效应”，虽然只是理论里的二阶微扰项，就像机器里不起眼的小零件，可作用却比所有人预想的大得多。

更牛的是，他们建立的 Heitler-Peng积分方程，居然已经有了后来大名鼎鼎的 Dyson-Schwinger方程的雏形，直接超越了当时主流的研究方法。

有意思的是，这个来自中国学者的理论，很快就震动了整个物理学界。

量子力学大师泡利在1946年出版的《核力的介子理论》里，专门开辟一章介绍这个辐射阻尼理论，还把它改成了更易推广的S矩阵自洽形式。

这一步可不是小事，它为后来量子场论的重整化理论铺好了关键的第一块砖，让困扰学界的发散问题有了破解的方向。

介子场论的突破，没过多久就用到了宇宙线的难题上。

彭桓武和海特勒、汉密尔顿三人联手，提出了著名的 HHP理论，一下子就把宇宙线“硬成分”的谜题给解开了。

他们提出了一个“赝标量介子和矢量介子二重态”的思路，简单说就是把两种不同性质的介子结合起来分析，既能解释高海拔地区介子是怎么产生的，又能精准算出低海拔地区的观测数据。

这里面最关键的是p + p → p + n + π过程的计算，这可是个超级难题，涉及到三个粒子的运动轨迹和能量变化，也就是物理学上说的“三体相空间”。

但彭桓武他们硬是啃下了这块硬骨头，首次算出了这个过程的能谱分布、空间分布还有随海拔变化的规律，结果跟当时的实验数据对得上，严丝合缝。

这个成果一出来，立马在国际物理学界火了。

学者Jannoy在自己的论文里专门把这个理论命名为HHP理论，用三个人名字的首字母命名，让彭桓武这个中国学者的名字，牢牢刻在了国际粒子物理的版图上。

更重要的是，这个理论为后来的重大发现埋下了伏笔，1947年，真正的π介子在宇宙线中被找到，人们才恍然大悟，当年安德森发现的“重电子”其实是不参与强相互作用的μ子，这也印证了HHP理论的核心猜想。

从另一个角度看，HHP理论的价值可不止于解开一个谜题。

后来施温格提出量子电动力学重整化方案时，开篇第二句话就明确提到了彭桓武和海特勒的早期贡献；贝特计算兰姆移位这个重大突破，用的也是他们的理论技巧。

直到今天，在宇宙射线簇射效应的研究中，彭桓武他们用的方法依然是最简洁有效的途径，在天体物理等领域还在广泛应用。

1947年，彭桓武在都柏林已经当上了教授，这可是当时欧洲首位中国教授，待遇优渥、前途无量。

但他一听说国内的情况，二话不说就放弃了这一切，毅然决定回国。

要知道，那时候国内局势动荡，他回来之后根本没法继续介子场论的研究，等于要放弃自己正处于巅峰的学术事业。

纪念会上，不少学者提起这个选择都感慨不已，让在场的青年学者深受触动。

说白了，彭桓武的科研风格真的影响了一代人。

他常说，做研究要“抓住关键，可忽略者果断略去”，这种抓重点、不纠缠细枝末节的思路，在后来“两弹”研制中发挥了大作用。

当时的理论设计工作千头万绪，他总能在纷繁复杂的问题中找到核心，带领团队高效推进。

而且他还特别注重学术民主，鼓励大家平等讨论甚至争论，这种宝贵经验后来也被带到了理论物理所。

他教学生的方式更是独树一帜。

据学生张肇西回忆，彭桓武讲授四年级理论物理讨论课，居然从甲烷（CH₄）的正四面体结构说起，一步步串联起晶体对称性、群论、理论力学、统计物理、量子化学还有多体物理等好几门课。

他会教大家怎么选独立坐标，怎么算分子的振动频率，再到怎么用统计物理计算比热曲线，最后还用价键理论解释结构。

一堂课下来，学生们的眼界直接被打开，这种融会贯通的本事，至今还被学生们津津乐道。

更让人欣慰的是，彭桓武的学术脉络一直没断。

他的学生周光召在1960年代和南部阳一郎一起，发现了“轴矢量流部分守恒”，把介子场论推向了成熟，完成了他未竟的事业。

如今南开大学的团队在微扰场论研究中，还在沿用他当年的方法论。

纪念会上有学者说，彭老留下的不仅是实打实的理论成果，更是“科研报国”的精神内核。

他当年在欧洲破解物理难题，为中国人争了气；回国后又挑起重担，为国家筑牢硬核实力，这种“敢啃硬骨头、心向咱祖国”的劲头，正是现在最该传承的。

彭桓武这辈科学家，是真的“又有脑又有心”。

在国外，他们用顶尖成果震住了傲慢的西方学界，让世界知道中国人在基础科学领域照样能领跑；回国后，他们放下个人名利，哪里需要就往哪里去，哪怕要从零开始。

彭桓武的理论过了这么多年还在发光发热，他的治学精神更是滋养了一代代科研人。

说白了，比起那些转瞬即逝的流量明星，彭桓武这样能撑起国家硬核实力、为民族争气的学者，才是咱们该追的真偶像！这种又爱国又能打的科学家精神，必须一代接一代传下去。