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作者簡介:楊振寧,世界著名物理學(xué)家、中國科學(xué)院院士、美國國家科學(xué)院外籍院士、香港科學(xué)院名譽院士、俄羅斯科學(xué)院院士科學(xué)博士,英國皇家學(xué)會外籍會員。 他于1957年獲得諾貝爾物理學(xué)獎。
以下是楊振寧2012年發(fā)表在《物理學(xué)》上的題為《我的學(xué)習(xí)和研究經(jīng)歷》的文章全文:
1933年至1937年,我在北京崇德中學(xué)學(xué)習(xí)了四年。我第一次接觸二十世紀物理學(xué)是在中學(xué)的小圖書館里看到了吉恩斯的《神秘的宇宙》的中譯本。 金斯用通俗語言描述了1905年的狹義相對論、1915年的廣義相對論和1925年的量子力學(xué),引起了我的強烈興趣。
楊振寧高考準考證
1938年秋,我成為西南聯(lián)大第一位新生。 為了參加入學(xué)考試,我借了一本高中物理課本,自學(xué)了幾個星期。 我發(fā)現(xiàn)物理是一門非常適合我學(xué)習(xí)的學(xué)科,所以我選擇了聯(lián)達大學(xué)物理系。 我在教科書中讀到圓周運動向心加速,而不是切向加速。 起初我以為這和我的直覺感覺不一樣。 經(jīng)過仔細思考,我意識到速度是一個矢量,它不僅有大小,還有方向。 這個故事給了我很大的啟發(fā):一方面,直覺很重要,但另一方面物理學(xué)家排名楊振寧,你必須能夠及時吸收新的想法來糾正你的直覺。
楊振寧年輕時
1942年春,為了準備寫學(xué)士論文,我去找吳大猷教授,請他做我的導(dǎo)師。 吳大猷教授讓我學(xué)習(xí)《近代物理評論》上的一篇文章,討論分子光譜與群論的關(guān)系。 我父親推薦了狄克遜的《現(xiàn)代代數(shù)理論》。 我學(xué)到了群論的美妙之處及其在物理學(xué)中的深入應(yīng)用,這對我后來的工作產(chǎn)生了決定性的影響。 這個區(qū)域稱為對稱原理。 我對對稱原理的興趣源于吳老師的指導(dǎo)。 對稱原理是我一生的主要研究領(lǐng)域,占我研究工作的三分之二。
1942年,我考入清華大學(xué)研究生院物理系。 我的導(dǎo)師是王竹熙教授。 他的專業(yè)是統(tǒng)計力學(xué)。 是他引導(dǎo)我進入了統(tǒng)計力學(xué)的研究領(lǐng)域。 如今,據(jù)估計我一生的研究工作幾乎有三分之一是在統(tǒng)計力學(xué)方面。
我們選修的兩門課程是吳大猷教授教授的經(jīng)典力學(xué)和量子力學(xué)。 吳教授的講座之后,出現(xiàn)了很多關(guān)于量子力學(xué)的討論。 我和黃坤、張守廉經(jīng)常就世間的一切問題進行討論和爭論。 這些辯論和我多年作為教授的經(jīng)驗告訴我,與同學(xué)討論是真正學(xué)習(xí)的絕佳機會。
1946年初,我成為芝加哥大學(xué)物理系的博士生。 去芝加哥的主要原因是我想和恩里科·費米一起寫一篇實驗博士論文。 但當時他的實驗室在阿貢。 當時是保密的,我無法進入,所以費米建議我先和泰勒一起做理論工作。
1947年對我來說是不快樂的一年。 在給黃坤的信中,我用了幻滅這個詞來形容我當時的心情。 因為一方面,我雖然很努力,但沒有做實驗的天賦,而且在理論方面,我找的幾個問題都沒有結(jié)果。 博士生在尋找課題時感到沮喪是很常見的。 回想起來,當年的理論題主要包括以下四項:
1)1944年關(guān)于伊辛模型的文章;
2)1931年Bethe關(guān)于自旋波的文章;
3)1941年泡利關(guān)于場論的綜合報告;
4) 1943年以后,有很多關(guān)于角分布的文章。
1948 年夏天,芝加哥大學(xué)聘我為教員。 一年后,我申請去普林斯頓大學(xué)的IAS項目,并在那里待了十七年,從1949年到1966年。在這十七年里,上述四個課題都得到了成果。
伊辛模型的誕生故事可以概括如下: 王竹羲先生讓我對統(tǒng)計力學(xué)產(chǎn)生了興趣。 芝加哥的努力沒有成功,但已經(jīng)做了必要的準備。 最后,我吸收了新方法,它開花了。 這個過程:興趣→準備→突破,我認為是大多數(shù)研究工作必須經(jīng)歷的三個步驟。 最終的突破是由新的外部啟示引領(lǐng)的。 但大多數(shù)情況下,啟示來自于自己的“頓悟”:做好準備后,頭腦還在下意識地尋找新的概念組合,最后突然找到了正確的組合,頓悟了。
第三個話題是關(guān)于泡利著名的綜合報告中電磁學(xué)的規(guī)范不變性。 這是Weyl在1918年到1929年間發(fā)現(xiàn)的。我對這種美妙的不變性非常感興趣,想要推廣它,但失敗了。 1953-1954 年訪問布魯克海文國家實驗室期間,我與米爾斯談?wù)摿送茝V規(guī)范不變性的不成功嘗試。 我們決定首先嘗試二次多項式。 幸運的是,我們發(fā)現(xiàn)添加一個非常簡單的二次多項式會讓后續(xù)的計算變得更加容易和簡單。 憑借這一突破,我們很快寫下了非常漂亮的規(guī)范場方程。 但出現(xiàn)了一個新問題:這些方程似乎表明存在帶電荷且質(zhì)量為零的粒子。 這些是以前從未見過的粒子,理論上是不合理的。 雖然這個問題沒有得到解決,但整個想法太美了,應(yīng)該發(fā)表。 這篇文章是我一生中最重要的作品。 從中我認識到,物理中的難題往往不能一舉完全解決。 關(guān)于與米爾斯的合作,我認為:與他人討論往往是一種非常有用的研究方法。
1957年楊振寧、李政道榮獲諾貝爾物理學(xué)獎
1956年夏天,我和李政道仔細研究了過去五種據(jù)稱證明弱相互作用中宇稱守恒的實驗后,發(fā)現(xiàn)它們都沒有證明宇稱守恒:它們不夠復(fù)雜。 因此,我們指出了幾種類型的實驗,這些實驗足夠復(fù)雜,可以檢測弱相互作用中宇稱是否守恒。 然而,同事們一致回應(yīng):宇稱絕對不是不守恒的,楊力建議的實驗是浪費時間和資源! 只有吳健雄有獨到的見解。 雖然她受到泡利的影響,但她并不認為宇稱不守恒。 但她認為,由于過去尚未證明β衰變宇稱是否守恒,所以現(xiàn)在應(yīng)該用實驗來檢驗。 基本法律。
經(jīng)過六個月的努力,她于1957年初宣布宇稱在弱相互作用中不守恒,并且是極不守恒的。 這一結(jié)果影響了物理學(xué)的多個領(lǐng)域,震驚了整個物理學(xué)界。 吳健雄的成功給我們的啟示是:永遠不要把所謂“不言而喻”的規(guī)律視為必然。
2019年4月29日,楊振寧老師再次與中國科學(xué)院大學(xué)研究生分享學(xué)習(xí)和研究經(jīng)歷
上面提到了我這些年來得到的很多個人的啟發(fā)和感受:
1)一方面,直覺很重要,但另一方面,你必須及時吸收新的想法來修正你的直覺。
2)與同學(xué)討論是真正學(xué)習(xí)的絕佳機會。
3)博士生在尋找課題時感到沮喪是極其常見的。
4) 最好在字段的開頭輸入新字段。
5)興趣→準備→突破。
6) 物理學(xué)中的難題往往不能一舉完全解決。
7)與他人討論往往是一種非常有用的研究方法。
8)永遠不要把所謂的“不言而喻”的法律視為必然。
9)擴大問題往往會帶來好的新的發(fā)展方向。
10)研究生最好不要進入僧人多的領(lǐng)域。
其中,我認為特別值得注意的是:興趣→準備→突破。 下面我對從興趣到準備再到突破的三步過程再補充兩點:
1) 我父親學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)。 當我還是個孩子的時候,他自然而然地給我講了一些“雞兔同籠”、“韓信用兵”等四個問題。 我學(xué)得很快,他也很高興。 許多年后,我在美國生了三個孩子。 在他們小的時候,我還給他們介紹過“雞兔同籠”、“韓信的軍隊”等問題。 他們都學(xué)得很快,我很高興。 但我和他們有一個區(qū)別:父親向我介紹了這四個問題后,一年后他再次問我時,我記得很清楚; 我的孩子們,當我一年后再次問他們時,他們記住了這四個問題。 完全忘記了一切。 這給我們一個啟示:如果外部信息能夠融入到個體大腦中的軟件中,它可能會像一顆小種子一樣受到“溫柔的青睞”,并擁有繼續(xù)發(fā)展的可能性。 如果有好的土壤、好的土壤,可能會繼續(xù)發(fā)展下去。 有了陽光和水物理學(xué)家排名楊振寧,可能會發(fā)展成一種偏好,可以讓這個人喜歡鉆研某類問題,喜歡往哪些方向做“準備工作”。 運氣好的話,說不定會有所突破,最終開花結(jié)果。 結(jié)果。
2)詩人、畫家范曾于2004年創(chuàng)作巨幅畫作,贈送給南開大學(xué)陳省身數(shù)學(xué)研究所。 他為這幅畫作了一首詩,最后七字是精煉的優(yōu)美詩句:真情妙論凝成文章。 范曾從未與陳先生或我討論過科學(xué)創(chuàng)作的過程。 他的詩似乎表明藝術(shù)家的創(chuàng)作過程遵循與科學(xué)家相同的三個步驟。