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“杨振宁在世界物理界“英雄榜”中地位到底有多高?”

   95岁的杨振宁先生转为了中科院院士,这消息一时之间成为头条新闻。捎带着,他在近两年前放弃美国国籍的事也为人所知。 杨振宁曾说,走了很远的地方又回来了。小时候他住在清华大学,赴美求学后留美任教,2003年又回国定居,在清华园一栋命名为“归根居”的小楼里。一生画了一个圆。 “50年代有很多人回来,也有很多人没有回来。如果你总结起来问,回来的人所做的事情,比起没回来的人一生所做的事情,哪个是更值?我想没问题的回答是,回来的人做的事情更成功。”在留学后回不回国的问题上,杨振宁曾如此对澎湃新闻总结他的看法。 作为一位物理学家,他最为纯粹和本质的标签是学术。 提到杨振宁,“弱相互作用中宇称不守恒”、“杨振宁-米尔斯非阿贝尔规范场”这两个深奥的短语无法绕开。前者让杨振宁和合作者李政道一起荣膺1957年的诺贝尔物理学奖,后者则被公认为杨振宁的“最高学术成就”。 杨振宁和李政道获1957年诺贝尔物理学奖。 “我们常常可以听到一些物理学家的名字,像麦克斯韦、爱因斯坦,量子力学初建时的海森堡、薛定谔以及狄拉克。现在再要往下排的话,我想杨先生的名字就要算在里面了。”清华大学高等研究院原院长聂华桐教授曾如此评价杨振宁在物理学家“英雄榜”中的地位。 而作为一位具有国际盛名的科学家,他为中国科学事业提供力所能及的帮助。比如1981年他在当时任教的纽约州立大学石溪分校设立专项奖金,捐资支持中国各高校和研究所人员前往石溪做访问学者,中国科学院院士孙昌璞、中国科学院大学副校长苏刚都曾受惠于此。 弱关系中的宇称不守恒:“一项了不起的破坏活动” 杨振宁是在1945年11月24日,一个阴郁天,在美国纽约赫德逊河边的一个码头下了船。如今回忆,他说:“美国是一个美丽的国家,是一个给了我做科学研究非常好的机会的国家。” 1950年代的美国正值粒子物理研究的热潮,但当时有几个无法用现有理论解释的“怪象”。如果用最简单的假设——宇称是不同的,的确可以解释这些奇怪的现象。但在当时,“宇称守恒”是奉为圭臬的基石。所谓宇称守恒,可以理解为“物理规律在最深的层次上不分左右”,这几乎如同“常识”般在人们心中,几乎没有人意识到要推翻这个理论。此外,起初尚不完善的研究以为,之前的β衰变实验已经证明了宇称守恒。 当时的物理窘境是,无人推翻“宇称守恒”,也无人能解释“怪象”。 而杨振宁和李政道的研究则捋开了之前浮在“怪象”的浓雾。1956年6月,他们以合作者身份,在《物理评论》发表文章,证明由于之前的β衰变实验不够复杂,其实验不能证明宇称守恒,并提出了几类新实验,或可验证宇称不守恒。 去验证这项理论的人是另一位著名美国华裔女物理学家吴健雄及其合作者。他们挑选了杨振宁、李政道在论文中建议的一种实验,并在半年后宣布,β衰变中宇称不守恒。这与杨振宁、李政道的“弱关系中的宇称不守恒”理论相符。 吴健雄。 在验证之前,有科学家认为“我不相信上帝是一个无能的左撇子,我敢出大赌注同人打赌,相信实验必将给出电子按角动量对称分布的结果”。可想而知,吴健雄的实验结果验证了杨振宁和李政道的理论后,给予原本的物理学“大楼”多大的建设性“冲击”。 “发现宇称不守恒、发现左手和右手手套并非在各方面都对称,是一项了不起的破坏活动,它摧毁了在前进道路上的思维结构的基石,这个结构以后经过30年才建立起来。” 1999年,在杨振宁荣休学术讨论会上,美籍英裔数学物理学家弗里曼·戴森(Freeman Dyson)总结道。 杨振宁-米尔斯非阿贝尔规范场:“非常简单而又非常漂亮” 在杨振宁和李政道发表宇称不守恒论文的第二年,也就是吴健雄公布实验结果的当年,1957年的诺贝尔物理学奖公布,杨振宁和李政道获奖。将奖项授予一个“出炉”不久的研究,这在诺贝尔奖历史上并不多见。 有人说,杨振宁是可以捧得两个诺贝尔奖的人,因为“杨振宁-米尔斯非阿贝尔规范场”发生的“学术涟漪”之深远甚至超过了“弱相互作用中宇称不守恒”。 “杨振宁-米尔斯非阿贝尔规范场”的命名暗示了这是另一次学术合作。米尔斯(Robert Mills)是当时与杨振宁同办公室的博士生,1954年10月,他们在《物理评论》期刊发表论文,构建了这一可以与牛顿万有引力、爱因斯坦广义相对论相提并论的理论。 杨振宁和米尔斯合影。 “杨振宁-米尔斯非阿贝尔规范场”发表的时间早于宇称不守恒,但等杨振宁因宇称不守恒名声大噪而获诺奖时,“杨振宁-米尔斯非阿贝尔规范场”尚未被人重视。 “1954年,杨先生和米尔斯写出文章时,杨振宁-米尔斯规范场还不被承认是物理,而只是一个数学结构,是一个可能对物理有用的数学结构,但到1972年,这个非常简单而又非常漂亮的数学结构被正式承认是物理的一个基本结构,并最后奠定了弱相互作用的基础。”聂华桐说。 物理教科书中一个通用的表述是说,各种物质之间的基本相互作用有四种:电磁作用、万有引力、弱作用、强作用。而这四种相互作用中,有两种(弱作用、强作用)是基于“杨振宁-米尔斯非阿贝尔规范场”的数学结构。 杨振宁在数学与物理之间的融会贯通让他更接近“上帝的秘密”。弗里曼·戴森说,正是杨振宁对数学的热爱,使得杨振宁“正如使爱因斯坦和狄拉克一样,对自然的神秘能够比别人看得更远一点。” 杨振宁与清华大学高等研究院 杨振宁在2003年决定回国,这个转折点被他认为是选择的正确道路之一。时岁81的杨振宁虽已经高龄,但在中国,他的身影依然会出现在关于中国科学的各个场合,直至今日。 在清华,“科学馆”是一栋标志性建筑物,成立于1997年的清华大学高等研究院在此办公。二楼最靠里的一个房间是杨振宁在清华的办公室,他是清华大学高等研究院的名誉院长。 1997年,时任清华校长和副校长向杨振宁发出邀请,想按照美国普林斯顿高等研究院的模式,在清华建一个高等研究中心。杨振宁的学术鼎盛之期便是在是普林斯顿高等研究院工作期间。 20年过去,清华大学高等研究院在冷原子、凝聚态物理等方面成绩亮眼。亮眼背后离不开杨振宁或直接或间接的牵桥搭线,从筹集科研资金到说服优质学者回国任教都有杨振宁的帮忙。 此次同杨振宁一起转为中科院院士的姚期智教授在接受采访时曾透露,当年毅然辞去普林斯顿大学终身教职,是应来自杨振宁的回国邀请。 而作为杨振宁的弟子,斯坦福大学物理系教授张首晟担任清华大学高等研究院的特聘教授,每年回国数月授课,这与杨振宁不可说没有关系。 很难通过公开的资料去统计,有多少位具有国际影响力的学者回清华或者回国任教是受杨振宁邀请。但可以肯定的是,杨振宁深知,这样的学术回流有多么重要,因为这些学者会带来国际上最新的发展、最值得注意的领域,带来最稀缺,也是最重要的科学的“空气”,抑或说是培养科学的“传统”。他曾告诉澎湃新闻,这也是他认为中国科学在发展路径中以前所没有的,现在还未建立起来的。 据中青报此前的报道,杨振宁在清华大学虽有100万人民币年薪,但分文不取,悉数捐给清华大学高等研究院。不仅如此,他售卖在美房子的100万美元、部分诺贝尔奖金都捐给了清华。 值得一提的是,2004年,清华物理系和基础科学班大一的学生还上过他一学期的“普通物理”课。杨振宁对澎湃新闻说,“那一学期我想最大的收获,不是同学的收获,是我的收获。”相比美国的同年龄学生,他发现清华的学生基本功扎实,有很强的责任感。 除了清华,南开大学理论物理室与杨振宁的渊源不得不提。1986年,杨振宁的好友、数学家陈省身初办南开大学数学所,他邀请杨振宁参与南开大学理论物理室的创立,杨振宁欣然答应。 起初,由于经费紧张,南开大学理论物理室讲习班的部分费用要靠杨振宁从香港募捐讲课费。此外,不仅为南开大学主办的国际会议筹集资金,杨振宁还从香港为南开大学数学所购买了第一台计算机和激光打印机。

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