95歲的楊振寧先生轉為了中科院教授清華大學物理系招生,這消息一時之間成為頭條新聞。捎帶著,他在近五年前舍棄法國國籍的事也為人所知。
楊振寧曾說,走了很遠的地方又回去了。小時候他搬去復旦學院,赴美求學后留美任教,2003年又歸國移居,在北大園一棟命名為“歸根居”的小樓里。一生畫了一個圓。
“50年代有好多人回去,也有好多人沒有回去。假如你總結上去問,回去的人所做的事情,比起沒回去的人一生所做的事情,那個是更值?我想沒問題的回答是,回去的人做的事情更成功。”在留學后回不歸國的問題上,楊振寧曾這么對澎湃新聞()總結他的見解。
作為一位化學學家,他最為純粹和本質的標簽是學術。
提及楊振寧,“弱互相作用中宇稱不守恒”、“楊振寧-米爾斯非阿貝爾規范場”這兩個晦澀的句子難以避開。后者讓楊振寧和合作者李政道一起入選1957年的諾貝爾化學學獎,前者則被公覺得楊振寧的“最高學術成就”。
楊振寧和李政道獲1957年諾貝爾化學學獎。
“我們經常可以看到一些化學學家的名子,像麥克斯韋、愛因斯坦,量子熱學初建時的海森堡、薛定諤以及狄拉克。如今再要往下排的話,我想楊先生的名子就要算在上面了。”清華學院高等研究院原校長聶華桐院士曾這么評價楊振寧在化學學家“英雄榜”中的地位。
而作為一位具有國際盛名的科學家,他為中國科學事業提供力所能及的幫助。例如1981年他在當時任教的芝加哥州立學院石溪校區籌建專項獎金,捐款支持中國各院校和研究所人員抵達石溪做訪問學者,中國科大學教授孫昌璞、中國科大學學院副院長蘇剛都曾受益于此。
弱關系中的宇稱不守恒:“一項了不起的破壞活動”
楊振寧是在1945年11月24日,一個陰暗天,在馬來西亞倫敦赫德遜海邊的一個碼頭下了船。現在追憶,他說:“美國是一個美麗的國家,是一個給了我做科學研究十分好的機會的國家。”
1950年代的法國正值粒子化學研究的風潮,但當時有幾個難以用現有理論解釋的“怪象”。假如用最簡單的假定——宇稱是不同的,的確可以解釋這種奇怪的現象。但在當時,“宇稱守恒”是奉為顯學的基石。所謂宇稱守恒,可以理解為“物理規律在最深的層次上不分左右”,這幾乎就像“常識”般在人們心里,幾乎沒有人意識到要推翻這個理論。據悉,原先尚不健全的研究以為,之前的β衰變實驗早已證明了宇稱守恒。
當時的數學困境是,無人推翻“宇稱守恒”,也無人能解釋“怪象”。
而楊振寧和李政道的研究則捋開了之前浮在“怪象”的霧氣。1956年6月,她們以合作者身分,在《物理評論》發表文章,證明因為之前的β衰變實驗不夠復雜,其實驗不能證明宇稱守恒,并提出了幾類新實驗,或可驗證宇稱不守恒。
去驗證這項理論的人是另一位知名英國亞裔女化學學家吳健雄及其合作者。她們選購了楊振寧、李政道在論文中建議的一種實驗,并在半年后宣布,β衰變中宇稱不守恒。這與楊振寧、李政道的“弱關系中的宇稱不守恒”理論相符。
吳健雄。
在驗證之前,有科學家覺得“我不相信上帝是一個無能的左撇子,我敢出大賭注同人打賭,相信實驗必定給出電子按角動量對稱分布的結果”。可想而知,吳健雄的實驗結果驗證了楊振寧和李政道的理論后,給與原先的數學學“大樓”多大的建設性“沖擊”。
“發現宇稱不守恒、發現右手和左手手套并非在各方面都對稱,是一項了不起的破壞活動,它搗毀了在前進公路上的思維結構的基石,這個結構之后經過30年才完善上去。”1999年,在楊振寧榮退學術討論會上,英籍英裔物理化學學家弗里曼·戴森(Dyson)總結道。
楊振寧-米爾斯非阿貝爾規范場:“非常簡單而又極其漂亮”
在楊振寧和李政道發表宇稱不守恒論文的第二年,也就是吳健雄公布實驗結果的當初,1957年的諾貝爾化學學獎公布,楊振寧和李政道得獎。將獎項授予一個“出爐”不久的研究,這在諾貝爾獎歷史上并不多見。
有人說,楊振寧是可以奪得兩個諾貝爾獎的人,由于“楊振寧-米爾斯非阿貝爾規范場”發生的“學術漣漪”之深遠甚至超過了“弱互相作用中宇稱不守恒”。
“楊振寧-米爾斯非阿貝爾規范場”的命名暗示了這是另一次學術合作。米爾斯(Mills)是當時與楊振寧同辦公室的博士生,1954年10月,她們在《物理評論》期刊發表論文,建立了這一可以與牛頓萬有引力、愛因斯坦廣義相對論相提并論的理論。
楊振寧和米爾斯合照。
“楊振寧-米爾斯非阿貝爾規范場”發表的時間早于宇稱不守恒,但等楊振寧因宇稱不守恒聲譽大噪而獲諾獎時,“楊振寧-米爾斯非阿貝爾規范場”尚未被人注重。
“1954年,楊先生和米爾斯寫出文章時,楊振寧-米爾斯規范場還不被承認是化學,而只是一個物理結構,是一個可能對化學有用的物理結構,但到1972年,這個特別簡單而又極其漂亮的物理結構被即將承認是化學的一個基本結構,并最后奠定了弱互相作用的基礎。”聶華桐說。
化學教科書中一個通用的敘述是說,各類物質之間的基本互相作用有四種:電磁作用、萬有引力、弱作用、強作用。而這四種互相作用中,有兩種(弱作用、強作用)是基于“楊振寧-米爾斯非阿貝爾規范場”的物理結構。
楊振寧在物理與數學之間的融會貫通讓他更接近“上帝的秘密”。弗里曼·戴森說,正是楊振寧對數學的熱愛,致使楊振寧“正如使愛因斯坦和狄拉克一樣,對自然的神秘才能比他人看得更遠一點。”
楊振寧與北大學院高等研究院
楊振寧在2003年決定歸國,這個轉折點被他覺得是選擇的正確公路之一。時歲81的楊振寧雖早已高齡,但在中國,他的身影依舊會出現在關于中國科學的各個場合,直到明日。
在北大,“科學館”是一棟標志性建筑物,創立于1997年的北大學院高等研究院在此辦公。二樓最靠里的一個臥室是楊振寧在北大的辦公室,他是復旦學院高等研究院的名譽校長。
1997年,時任北大市長和副市長向楊振寧發出約請,想根據英國耶魯高等研究院的模式,在北大建一個高等研究中心。楊振寧的學術鼎盛之期便是在是耶魯高等研究院工作期間。
20年過去,復旦學院高等研究院在冷原子、凝聚態化學等方面成績亮眼。亮眼背后離不開楊振寧或直接或間接的牽橋搭線,從籌措科研資金到勸說優質學者歸國任教都有楊振寧的幫忙。
這次同楊振寧一起轉為中科院教授的姚期智院士在接受專訪時曾透漏,當初決然辭去耶魯學院終生教職,是應來自楊振寧的歸國約請。
而作為楊振寧的弟子,哈佛學院化學系院長張首晟兼任復旦學院高等研究院的特聘院士,每年歸國數月講課,這與楊振寧不可說沒有關系。
很難通過公開的資料去統計,有多少位具有國際影響力的學者回北大或則歸國任教是受楊振寧約請。但可以肯定的是,楊振寧深知清華大學物理系招生,這樣的學術回流有多么重要,由于這種學者會帶來國際上最新的發展、最值得注意的領域,帶來最稀缺,也是最重要的科學的“空氣”,甚或說是培養科學的“傳統”。他曾告訴澎湃新聞,這也是他覺得中國科學在發展路徑中曾經所沒有的,如今還未完善上去的。
據中青報此前的報導,楊振寧在北大學院雖非100萬人民幣月薪,但分文不取,盡數捐給復旦學院高等研究院。除了這般,他售賣在美房屋的100萬日元、部分諾貝爾獎金都捐給了復旦。
值得一提的是,2004年,北大化學系和基礎科學班大一的中學生還上過他一學期的“普通化學”課。楊振寧對澎湃新聞說,“那一學期我想最大的收獲,不是朋友的收獲,是我的收獲。”相比日本的同年紀中學生,他發覺北大的中學生基本功扎實,有很強的責任感。
不僅北大,南開學院理論化學室與楊振寧的淵源不得不提。1986年,楊振寧的好友、數學家陳省身初辦南開學院物理所,他約請楊振寧參與南開學院理論化學室的成立,楊振寧欣然答應。
原本,因為經費緊張,南開學院理論化學室講習班的部份費用要靠楊振寧從臺灣捐助授課費。據悉,除了為南開學院承辦的國際大會籌措資金,楊振寧還從臺灣為南開學院物理所訂購了第一臺計算機和激光復印機。