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諾獎之后:楊振寧的另一半人生

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1957年2月的紐約,寒風穿過哈德遜河畔的石板街。那一天,美國物理學會年會的會場被人群擠得水泄不通。人們攀上窗臺、擠在門口??善婀值氖?,講臺上的報告人聲低微,臺下卻鴉雀無聲,因為下一場是楊振寧等人關于宇稱不守恒的報告。這是1957年初宇稱不守恒被證明之后物理學界熱鬧場面的縮影。

這一年的冬天,喧囂從普林斯頓傳到斯德哥爾摩。當 35 歲的楊振寧接過諾貝爾獎牌時,這份榮耀將科學界的熱情推向了頂峰,奧本海默盛贊這一發(fā)現(xiàn) “為困在黑屋子里的高能物理學家找到了出口”。 但對楊振寧來說,真正的考驗從此刻才開始??茖W界向來有 “諾獎之后創(chuàng)造力衰減” 的說法,然而,對他而言,這種擔憂似乎從未成立。


▲1957年,楊振寧接受諾貝爾獎

對稱性:從破壞到新秩序

宇稱不守恒是楊振寧研究生涯中的核心成果,它深植于他一生所構建的對稱性體系之中——那既是物理的語言,也是一種哲學的信念。楊振寧對于“對稱”的興趣,早在少年時期便已萌發(fā)。父親楊武之是群論專家,這讓他能從群論的對稱中體會到數(shù)學的優(yōu)雅結構;在西南聯(lián)大,他又受到吳大猷先生的指導,逐漸意識到,對稱不僅僅是形式上的等價,也應該自然界的核心法則之一。1948年,楊振寧通過一篇對稱性文章獲得博士學位。到1950年,他已經(jīng)成為這一領域的佼佼者。

這份積累在 1956 年迎來了石破天驚的突破。“宇稱” 本是描述粒子在空間上的對稱的物理圖景。而楊振寧與李政道卻從 θ-τ 之謎 的迷霧中,叩問出 “弱相互作用中宇稱可能不守恒” 的大膽猜想。當吳健雄的實驗驗證這一結論后,對泡利、費米這樣的理論巨匠而言,這幾乎撼動了物理學的信條,

但楊振寧并未止步于這場 “破壞”。1957年初,他與李政道等人接連發(fā)表關于電荷共軛(C)與宇稱(P)各自不守恒的論文,為后來CP不守恒的發(fā)現(xiàn)埋下伏筆。物理學界曾經(jīng)寄希望于CP守恒來對沖宇稱帶來的不守恒問題,讓整個物理學重歸“和諧”。1964年,當CP不守恒被證實時,物理學界又一度陷入混亂。


▲楊振寧在普林斯頓,宇稱不守恒與楊-米爾斯場都在普林斯頓工作期間被發(fā)現(xiàn)

然而楊振寧真正的志趣,不在揭示秩序的崩塌,而在重建秩序的美,這便是大名鼎鼎的楊-米爾斯場理論。1954年,鑒于當時新發(fā)現(xiàn)的粒子太多,楊振寧試圖以規(guī)范對稱的原則統(tǒng)一各種基本相互作用。彼時人們尚不理解這一理論的深意,只覺得那是一幅精致而冷峻的數(shù)學模型。直到 60 至 70 年代,格拉肖、溫伯格等學者引入新概念,才借其實現(xiàn)弱力與電磁力的統(tǒng)一,強力描述亦循此路徑展開,由此誕生的 “標準模型”,能夠描述除引力外所有已知的基本相互作用。其核心思想 “對稱決定相互作用” 更顯神奇:指定對稱性便能預言粒子種類,后來的對撞機實驗果然驗證了這一預言。從 1954 年的那篇薄薄論文起,楊振寧種下了一棵 “規(guī)范理論之樹”,此后半個世紀中,它枝葉繁茂,孕育出現(xiàn)代物理學最壯麗的 “諾獎森林”。

楊 - 米爾斯場論更在數(shù)學與物理間架起了宏偉的橋梁。1975年,楊振寧在一篇論文中給出了物理學中的場論與數(shù)學中纖維叢理論概念對照的“字典”。數(shù)學和物理的關系由此大大加深。1982 至 1998 年間,多項菲爾茲獎成果都與他的工作相關,這其中一部分屬于楊-米爾斯場,另外一部分來自統(tǒng)計力學領域的楊—巴克斯特方程。


▲楊振寧與數(shù)學家陳省身關系也極好,曾賦詩:千古存心事,歐高黎嘉陳。

這另一項里程碑式的貢獻,始于西南聯(lián)大時期王竹溪先生的啟蒙。1952 年,他在統(tǒng)計力學領域的工作便引起愛因斯坦的關注;進入 1960 年代后期,在研究一維多體散射問題時,楊振寧提出了刻畫粒子交換相位關系的關鍵方程,后來與Baxter的工作共同形成了著名的楊–巴克斯特方程。這一描述粒子相互作用交換關系的方程,不僅在量子信息與凝聚態(tài)等領域廣泛應用,其結構還與數(shù)學中的“辮群”緊密相連。麻省理工學院教授文小剛甚至發(fā)現(xiàn),滿足該方程的 “弦網(wǎng)液體” 能演生出楊–米爾斯理論描述的波動,印證了 “美成真” 的物理哲思。



▲楊—巴克斯特方程圖示與辮群

楊振寧的科學版圖遠不止于此。他一生發(fā)表約 300 篇論文,1958 年前的成果僅占 20%,足見其創(chuàng)造力的持久。2012 年,90 歲的他收到一尊黑色大理石立方體,四面鐫刻著他在統(tǒng)計力學、凝聚態(tài)物理等四大領域的 13 項重要貢獻。在一些學者眼中,每一項都夠得上諾獎級別。


▲上印有文章千古事 得失寸心知

除了物理學之外,楊振寧還特別喜歡科學史的工作,特別對熟悉物理學家的回憶、對物理學發(fā)展史的回顧以及將中國文化傳統(tǒng)與西方科學傳統(tǒng)做比較等方面。他認為這能有助于研究成果在世界范圍內得到公正評價,特別是對于中國科學家做的工作。而這種想法,則與他學術之外的許多工作有關。

從石溪到清華

1966年,是楊振寧人生的分水嶺。那一年,他離開了寧靜而著名的普林斯頓高等研究院,前往紐約州立大學石溪分校,去建設一所全新的理論物理研究所。對外界而言,這是難以理解的選擇:在物理學的殿堂中,他已擁有聲望與地位,為何要冒險去另外一所學校?對楊振寧來說,此時的他需要的是一個可以重新生長的地方。

離開的決定并不容易。早年,他和妻子杜致禮因為生活安定而選擇留在普林斯頓。1964年,兩人正式加入美國國籍,這讓他在身份與情感上陷入深刻的掙扎。更令他猶豫的是,1965年,奧本海默曾暗示希望他出任高等研究院的下一任院長,楊振寧感到了明顯的猶豫和抗拒。就在此時,石溪誠邀他籌建理論物理研究所。這個提議像一次召喚,也像一次解脫。他與妻子駕車前往石溪,在那里的海邊看見了金色的落日,這擊中了楊振寧的浪漫情懷,也暫時撫平了當時掙扎的心。


▲普林斯頓高等研究院

從普林斯頓到石溪,楊振寧可以帶一些研究生。但是楊振寧像他的偶像狄拉克一樣,不是擅長可能也不是很樂于帶學生。在石溪的33年中,他僅培養(yǎng)了十余名研究生,并非不愿傾囊相授,而是不愿用平庸的熱門課題耽誤后輩的前程。對每個學生,他都給予耐心與尊重,他能清楚地記得他們的興趣與氣質,知道誰適合理論,誰更擅實驗。趙午原本鉆研高能物理,楊振寧卻勸他轉入一個僧少粥多的冷門方向;后來,趙午果然在該領域卓有成就。2018年,愛徒張首晟不幸離世,楊振寧寫下悼詞:“張首晟是第一流的物理學家?!绷攘葦?shù)語,卻是他最深的悲痛。


▲石溪以楊振寧命名的宿舍樓

楊振寧帶給石溪的第一個“禮物”,是1967年的楊–巴克斯特方程。這一發(fā)現(xiàn)讓石溪研究所一舉登上國際物理學的舞臺。因為他的影響力,狄拉克、費曼、施溫格等物理巨匠都曾先后來訪,成為石溪的一大盛事。對于理論物理研究所的成立,楊振寧采取了非常嚴格的標準,使得研究所有非常濃郁的氣氛。但是楊振寧又不想讓研究所成為自己的獨立王國,因此他讓研究所盡量成為物理系的一部分,與其他教師們一起承擔教學工作。這些工作都讓石溪物理研究所與其他研究單位的風格截然不同,頗為活躍又鮮有近親繁殖。1999年,在楊振寧的退休晚宴上,石溪的理論物理研究所改名為楊振寧理論物理研究所。


▲1999年楊振寧的退休儀式

早在1997年,楊振寧就受聘成為清華大學名譽教授,2003年,楊振寧正式回到清華大學任全職教授。小時候,他曾跟隨父親楊武之在清華園度過八年,那是他最早接觸學術與秩序之美的地方。半個多世紀后再度歸來,清華園荷塘依舊,他形容自己的人生是畫了一個圓。

回到清華后,他為自己設定了一個新的使命:幫助清華建設一流的理科體系。這一使命的載體便是清華大學高等研究中心(后改為“高等研究院”),在楊振寧看來,這將成為自己人生中特有意義的一幕。楊振寧對高等研究院最核心的要求是確保學術質量,而這需要吸引頂尖人才??少Y金短缺的現(xiàn)實像塊巨石,為了吸引頂尖人才,他毫不猶豫地動用個人積蓄與房產(chǎn),用以資助研究院的發(fā)展與人才引進。王小云、姚期智等一批杰出科學家因此得以加盟。多年間,他為清華高研院籌措資金累計超過一億元人民幣。


▲楊振寧與多位科學家共謀高等研究中心建設

他對清華物理的改造,始于一場 "刮骨療毒"。2002年,楊振寧與沈元壤、沈志勛、沈平組成評估委員會,撰寫了一份極為尖銳的報告,并給出了綱領性的意見,包括實驗科研亟待加強;同意凝聚態(tài)為優(yōu)勢學科以及創(chuàng)造以教學為榮的環(huán)境。作為示范,2004年,楊振寧受邀為大一本科生講授《普通物理》,以當時扭轉知名教授不教書的風氣,那堂課后來被錄制在網(wǎng)絡上流傳。他也并未因年事漸高而遠離科研,僅在2008-2010年間,楊振寧就在期刊上發(fā)表了十余篇文章,推動清華冷原子研究的發(fā)展。


▲楊振寧為清華本科生上課,至今仍可在網(wǎng)上找到視頻

歲月終見回甘。2010年,清華物理系再次接受評估,情況與8年前大有不同,清華物理的科研實力已經(jīng)進入國際水準。如今,在一些排行榜上已經(jīng)居國際前列,前校長王大中的評價最為直接:“清華物理系有今天的成就,楊教授功不可沒。”

千里共同途

1971年,楊振寧在報紙上看到一條消息:美國解除對中國的旅行禁令。那一刻,他沒有猶豫,最終輾轉四天從巴黎飛回中國,成為解禁后歸國華裔科學家第一人。這份急切里,藏著多年未歸的牽掛,更有一份亟待求證的心事。

他最想見的人,是闊別多年的老同學鄧稼先。彼時海外盛傳 “中國原子彈有外國人參與” 的謠言,楊振寧太想從老友口中得到一個確切答案。多年后重逢,鄧稼先告訴他:中國原子彈完全由自己研制完成,沒有外國人參與。聽到這句話,楊振寧熱淚盈眶,不得不走進洗手間平復情緒。多年后,他回憶起那一刻:“我追想為什么會有那樣大的感情震蕩,是為了民族而自豪?還是為了稼先而感到驕傲?我始終想不清楚?!?/strong>


▲楊振寧在法國拿到的簽證

回到美國后,楊振寧在各地做了多場關于中國的報告,試圖讓外界看到一個真實而復雜的中國,他告訴聽眾——那片土地“最簡單,又最復雜;最年輕,又最古老”。這些報告極大改觀了美國人特別是科學家對中國的印象。同時,他也投身于華人社會的公共事務,在美國國會聽證會上公開發(fā)聲。這份立場讓他遭遇人身攻擊與恐嚇,那段時間,他反復叮囑家人警惕不明郵件。

1972年,楊振寧第二次回到中國,心意已然堅定。他認為自己有責任幫助中美之間建立一座了解和友誼的橋梁,也幫助中國在科技方面的發(fā)展,橋梁首先從自己所在的石溪建立起。1971 年,學生趙午剛到石溪,就聽取了楊振寧關于新中國的全校報告。1974年,他邀請石溪校長托爾率領美國物理學家訪問中國,成為中美科學交流的早期象征。1978年,托爾出任馬里蘭大學校長,在楊振寧的推動下,馬里蘭州與安徽省簽署了美國第一個州級對華合作協(xié)議。1980年,楊振寧更在石溪成立“中國教育交流委員會”,幫助更多中國學生和學者來到美國訪問交流。

1977 年,楊振寧受邀擔任全美華人協(xié)會會長。他本不擅行政事務,更不懂協(xié)會內部復雜的派系紛爭,但楊振寧依舊組織和規(guī)劃了許多活動,他清楚這個組織能為中美建交助力。1979 年,鄧小平訪美,在華盛頓的歡迎宴上,楊振寧代表全美華人致歡迎詞,言辭懇切,那一刻,他搭建的橋梁迎來了重要的里程碑。


▲1979年1月30日,鄧小平和夫人卓琳出席由美中人民友好協(xié)會、全美華人和旅美華僑在華盛頓希爾頓飯店聯(lián)合舉行的招待會,旁邊即為楊振寧

8、90年代,香港許多人對于香港的未來表示擔憂。1986年,為了加強香港與大陸的聯(lián)系,楊振寧接收香港中文大學的聘請成為“博文講座教授”。香港中文大學多次欲授予他名譽博士,但他始終婉拒,直到1997年回歸后他才欣然接受,因為此時他終于能在中國人面前鞠躬。如他在諾獎致辭上所言:我為自己的中國血統(tǒng)和背景而感到驕傲。

在中國科技發(fā)展的關鍵節(jié)點,楊振寧的建議始終務實而精準。改革開放初期,他建議國家應優(yōu)先將科技經(jīng)費用于應用與轉化階段;而當經(jīng)濟好轉后,他又積極推動國家建設大型基礎科學裝置——包括X射線自由電子激光器、散裂中子源等項目。此外,他還推動設立邵逸夫獎、何梁何利獎、求是獎等科學基金,讓更多中國科學家得到應有的肯定。1996年,求是基金會為屠呦呦等人頒出“集體成就獎”,邵逸夫獎如今也成為一項聲譽卓著的大獎。


▲2014年,第11屆邵逸夫獎頒獎典禮

2003 年,81 歲的楊振寧全職回到清華園,把余生精力傾注于祖國科技振興。他將清華住所命名為 “歸根居”,字里行間是 “落葉歸根” 的篤定,以此表達他對中華文化的深厚情感和歸屬感。如他所言“我知道我沒有變”。

1971年第一次回國時,鄧稼先在給楊振寧的信中描述了自己的期望:“但愿人長久,千里共同途”。彼時楊振寧尚未完全明白其意。50年后,在他百歲華誕慶典上,他緩緩地說:


“稼先,我懂你‘共同途’的意思,

我可以很自信地跟你說,

我這以后五十年是符合你‘共同途’的矚望,

我相信你也會滿意的。再見!”

燈光打在他銀白的頭發(fā)上,也照亮了一個世紀科學家的靈魂。他后半生,證明了科學與祖國,可以走在同一條共同的路上。


▲2021年楊振寧在百歲華誕慶賀會上


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