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功在世界 心怀家国

科学巨擘杨振宁

来源:中国教育报 9-23 董鲁皖龙 刘博智

昔负千寻质,

高临九仞峰。

深究对称意,

胆识云霄冲。

神州新天换,

故园使命重。

学子凌云志,

我当指路松。

千古三旋律,

循循谈笑中。

耄耋新事业,

东篱归根翁。

—— 杨振宁

2003年12月24日,杨振宁将家从纽约石溪搬到了北京清华大学。而在11月,他就写好了这首《归根》诗,并将自己在清华园内的住所命名为“归根居”。

跨越两个世纪,经历中美两个大国,从清华园出发,23岁公费留美,35岁获得诺贝尔物理学奖,耄耋之年放弃美国一切回国创建清华大学高等研究中心……

“我的一生可以算作一个圆,从一个地方开始,走了很远的地方,现在又回来了。”杨振宁说。

“耄耋新事业,东篱归根翁”

9月22日,杨振宁先生学术思想研讨会——贺杨先生百岁华诞在清华大学隆重举行。会上,清华大学校长邱勇表示,杨振宁先生具有令人高山仰止的大师风范,是我们心中真正的大先生、真正的大师。杨先生在一个世纪的岁月里,取得了峙立如嵩、博观如海的学术成就,书写了功在世界、心怀家国的隽永篇章。

24年前的6月2日,75岁的杨振宁从时任清华大学校长王大中手中接过了清华大学高等研究中心名誉主任的聘书,在清华开始了“他这辈子最后一件值得做的事情”。

世纪之交,随着“科教兴国”重大战略的拟定,我国基础研究迫切需要重大突破。1996年起,杨振宁夫妇回到清华,与王大中进行了三次深入交谈。

“杨先生筹建高等研究中心,学术为先就一直扎根在中心的基因里,而且是最重要的基因。比如我们讨论引进什么人才,要决定什么事情该怎么做,或者不该怎么做,唯一的出发点,就是这样做是否有利于学术发展。”作为杨振宁先生的关门弟子,在20年的相处中,翟荟深刻体会到了杨振宁“永远学术为先的态度”。他说,项目、经费、帽子、论文……现在学术界在强调“破五唯”,在高研院,从一开始就只有“一唯”,那就是“唯留的下来的学术成果”。

高等研究中心成立初期,要尽快确定主任人选。1997年1月,杨振宁先生推荐了在香港科技大学任职的聂华桐。此外,研究方向与一流科研人员,决定着科学研究机构能否成功。作为名誉主任,杨振宁亲自带博士生。研究中心还先后聘请了力学和数学家林家翘,成功动员图灵奖获得者姚期智全职回国工作,引进了密码学家王小云。渐渐地,高等研究院在理论凝聚态物理、冷原子物理、理论计算机、密码学等领域形成了一批重要的研究成果,汇聚了一批国际一流学者,在国际上开始拥有举足轻重的地位和影响。

对于科研经费保障,杨振宁积极在香港和美国为高等研究中心筹集资金,1997年在美国注册了清华大学北美基金会,1998年在香港注册了清华大学高等研究中心基金会有限公司。在此过程中,他带头捐出了部分积蓄和一部分美国房产,以及他在清华工作前期的全部工资。

2004年秋季学期,杨振宁还主动为清华物理系和数学系8个班200余名大一新生讲了一学期的“大学物理”。82岁的诺贝尔奖获得者,每周两次、每次两个45分钟讲授基础课,常常在课间的5分钟休息时间还在讲课。不仅学生,全国许多高校的教师也慕名而来,在旁边的教室观看直播,品味杨先生讲课与众不同的地方和精妙之处。

而杨振宁与清华的缘分,早在1929年就开始了。

“振宁似有异禀”

清华大学高等研究中心原来的地址在清华大学理科楼,是一栋建于1918年的砖红色欧式小楼,是清华早期四大建筑之一。从正门进入,左手边第三间屋子,就是杨振宁父亲杨武之曾经的办公室。

“清华园的八年在我的记忆中是非常美丽的、非常幸福的……我跟我的小学同学在园里到处游玩,几乎每一棵树我们都曾经爬过,每一棵草我们都曾经研究过。”杨振宁回忆。1929年,从芝加哥大学获数学博士学位的杨武之受聘到清华大学任教,杨振宁一家搬到了清华园,从1929年一直住到1937年全面抗战开始。

杨振宁在清华的八年是充满童趣的,也是他数学天赋展露的伊始。那时杨振宁在成志学校读小学,从家到校不过几百米,然而杨振宁因为观察蚂蚁搬家、看蝴蝶,常常一走就是二十多分钟,杨武之也不着急。

渐渐地,杨武之察觉到了杨振宁对数学的兴趣和天赋。11岁时,杨振宁考上了城里的崇德中学,并成为少数住校生之一。课堂之外,杨振宁最爱翻看父亲书架上的英文和德文数学书籍,尤其是哈代和赖特的《数论》以及斯派塞的《有限群论》,但是因为外文基础不够,许多细节看不懂,他反复向父亲求教,但杨武之总是说:“慢慢来,不要着急。”这种“慢慢来,不要着急”一方面是不教数学,另一方面,则是请人来教《孟子》,顺带讲了很多上古历史和教科书上没有的内容。

12岁时,杨振宁说出了“将来有一天我要拿诺贝尔奖”的“妄言”。而1935年,在杨振宁的一张照片上,杨武之亲自写下了“振宁似有异禀”的断言。

随着抗日战争的打响,清华、北大、南开等高校几经辗转,最终于1938年在昆明组建了西南联大。杨振宁在2万余名考生中名列第二,被西南联大化学系录取。得益于时任校长梅贻琦“通识为本、兼识为末”的办学方针,学生可以自由跨学科、跨专业、转专业,杨振宁转到了物理系。彼时的西南联大物理系群星璀璨、大师云集,有来自清华的叶企孙、吴有训、周培源、赵忠尧,有北大的饶毓泰、吴大猷,还有南开的张文裕等。

进入大学后,杨武之一改“慢慢来”的做法,亲自教授杨振宁较高层次的数学知识和方法,哈代的《纯数学》、迪克逊的《现代代数理论》、贝尔的《数学名人传》,还与杨振宁一起讨论集合论、群论。回忆这一段时光,杨振宁认为“深刻影响了我在科学研究上的风格”。

“我欣赏数学家的价值观,我赞美数学的优美和力量,它有战术上的机巧和灵活,又有战略上的雄才远虑。而且,奇迹的奇迹,它的一些美妙概念竟然是支配物理世界的基本结构。”杨振宁说,“群论……在物理学中应用的深入,对我后来的工作有决定性的影响,这个领域叫作‘对称性原理’”。

“天衣岂无缝”

1928年,6岁的杨振宁在厦门海滩捡贝壳,与众不同地挑选极小却精致的。异于常人的独特的观察力、品味和风格在他成年后的物理学生涯中不断表现出来。

杨振宁喜欢用美、妙、优雅这一类的词描述物理学家的工作。“物理学的原理有它的结构。这个结构有它的美和妙的地方。而各位物理学工作者,对于这个结构的不同的美和妙的地方,有不同的感受。因为大家有不同的感受,所以每位工作者就会发展他自己独特的研究方向和研究方法。也就是说,他会形成他自己的风格。”

“我在西南联大的七年,对我一生最重要的影响,是我对整个物理学的判断,已有我的‘taste’。”杨振宁回忆。

1941年,杨振宁升入大四,面临着毕业论文的考验,杨振宁选择了《用群论方法于多原子的振动》。恰好,杨武之是擅长群论的数学家。正是在父亲和吴大猷的引导下,杨振宁进入了物理学的对称性领域,为他日后拿下诺贝尔奖埋下了伏笔。

1943年,杨振宁通过了庚款留学美国的考试。1945年8月硕士毕业后,他踏上了赴美之路。

当时,第二次世界大战刚刚结束,美国吸纳了来自苏联、德国、意大利等国的一大批科学家。物理学三大巨匠爱因斯坦、狄拉克、费米,有两位在美国。杨振宁为追随费米而来,继父亲之后,也成了芝加哥大学的一名博士生。

费米是20世纪的一位伟大物理学家,主持建造了人类历史上第一个核反应堆,并参加了美国研制原子弹的“曼哈顿工程”。

由于费米从事研究的敏感性,杨振宁最终跟着特勒教授做研究。特勒来自匈牙利,后被称为“美国氢弹之父”。读研究生期间,杨振宁经常参加特勒和费米专为研究生开设的课程和讨论班。

“特勒和费米在芝加哥对我的影响都是很大的。”杨振宁回忆,费米的风格和人品值得佩服,恐怕是兼具理论和实验物理专长的最后一人。而特勒想象力丰富、物理直觉能力极强,注重科学精神而不大注意细节的“乱中取胜”的讲授方法,也使杨振宁学会了物理学家思考的过程和方法。

杨振宁在《论文(1945-1980)选及评注》一书中写道:“在每一个有创造性活动的领域里,一个人的taste,加上他的能力、脾气和机遇,决定了它的风格,而这种风格反过来又决定他的贡献。”

物理学之美一直引导着杨振宁。70年代的时候,杨振宁了解了美妙的陈氏级,写了一首诗《赞陈氏级》:天衣岂无缝,匠心剪接成。浑然归一体,广邃妙绝伦。造化爱几何,四力纤维能。千古寸心事,欧高黎嘉陈。

“掀开伊西斯的面纱”

1949年,在费米和导师特勒的推荐下,杨振宁来到了奥本海默担任所长的普林斯顿高级研究所,并在此度过了学术的黄金17年。

1952年12月,杨振宁受布鲁克海文国家实验室高能同步稳相加速器部主任柯林斯的邀请,做一年访问学者。彼时,实验室有世界上最大的加速器。1953年至1954年,杨振宁在此做了一系列关于多重介子产生的实验。

在此期间,杨振宁与同实验室的米尔斯合作,写出了《同位旋守恒和一个推广的规范不变性》《同位旋守恒和同位旋规范不变性》,在文章中提出了新的场论,即杨—米尔斯场论。从此,规范场的研究进入了一个崭新的阶段。

“杨振宁是一位才华横溢又非常慷慨引导别人的学者,我们不仅共用一个办公室,杨振宁还让我共用了他的思想。”1984年,在庆祝杨—米尔斯场论发表30周年纪念会上,米尔斯重申。

如果用“伟大”去丈量一个物理学家的成就,毫无疑问,杨振宁是20世纪最重要的物理学家之一。著名华裔物理学家郑洪这样解释:物理学界有一个通俗的说法,诺贝尔奖分为三等,第三等的贡献是第二等的1%,第二等的贡献是第一等的1%,杨振宁与李政道因提出“弱相互作用中宇称不守恒”获得的诺贝尔奖是其中的头等——爱因斯坦是唯一的例外,特奖。

诺贝尔金质奖章上,自然女神伊西斯立在中央,她手中拿着丰饶之角。右边是科学女神,一手正掀开伊西斯的面纱。在西方文化中,“掀开伊西斯的面纱”一词指待破解神秘现象,而获奖者就是掀开神秘面纱的科学家们。

1956年以前,宇称守恒定律与能量、动量等守恒定律一样,被看成是一条普适的规律。尽管物理学界也有不少科学家对此提出了疑问,但是都没有突破“原理”的桎梏,此时,杨振宁和李政道站了出来。

1951年,两人在普林斯顿高级研究所就开始了合作,到1956年宇称守恒定律引起讨论时,两人花了大量时间计算并讨论,发表了《弱相互作用中宇称守恒的问题》,在物理学界引发轩然大波。

1956年6月,李政道找了吴健雄做β衰变实验以验证宇称是否守恒。而当时,吴健雄已经是β衰变物理实验中最权威的学者。由她来做实验的消息传出,在物理学界引发了大量关注和讨论。然而,1957年1月,吴健雄的实验就成功证明了宇称在弱相互作用中并不守恒。

20世纪50年代,三位华裔物理学家解决了一个“物理学理论根本结构”的问题,使人们的根本认识发生了“一次伟大的解放”。

1957年12月10日,35岁的杨振宁和31岁的李政道,在瑞典斯德哥尔摩市音乐厅出席了诺贝尔奖颁奖典礼。

消息传回国内,杨武之兴奋极了:“不要小看中国人在世界上第一次获得诺贝尔奖的深远意义,这件事至少使一部分中国人,特别是知识界,打掉了自卑感,从心理上敢同西方人一争长短了”。

留得生前身后名

1971年是杨振宁人生的另一个转折。尽管此前,他已在瑞士等地多次见过家人,但是因为他大科学家的身份和中美冷战等原因,解放后他还未能踏足祖国的土地。

而上世纪70年代随着乒乓外交和尼克松宣布放松对中国贸易的禁令,杨振宁感到“此时不走,更待何时?”

1971年7月的夏天,从纽约到巴黎,一路经过雅典、开罗等地,最终杨振宁回到了阔别26年的祖国。

这次回国,杨振宁除了看望父母,还访问了复旦大学、中国科学院生物化学研究所;在北京见到了自己儿时的好友邓稼先、西南联大的同窗黄昆,拜访了老师吴有训、周培源、王竹溪、张文裕,回到母校清华大学,参观了北京大学、中科院原子能研究所等,还向周恩来总理详细介绍了美国科学技术等方面的发展情况。

从1971年开始,杨振宁每年都会回国一次,中国人民站起来后的独立自主的形象和科学技术的巨大进步,让他心潮澎湃。每当他在美国、欧洲等地讲学时,总是不遗余力地介绍新中国的情况,极力促成世界各国与中国的沟通。

1973年,杨振宁见到了毛泽东主席。一个半小时,毛主席和他谈了许多与科学有关的哲学问题。临别时,毛主席说,“杨振宁能够对人类科学有所贡献,他很高兴。”毛主席会见华裔科学家,这是第一次。

“杨先生是牢记根本的一个人,他常常谈起在中国生活学习的那些日子,对于抗日战争期间流离失所的情景记得非常清楚。多年来和他的相处,我深深的感受到他对中国的关心,关心中国人民的生活是不是在改善,关心中国的科学技术是不是朝着正确的方向发展,关心中国培养的人才,关心中国的前途”。聂华桐谈到。

1990年,杨振宁独具慧眼,建议中国研制X射线自由电子激光器。2017年1月在中国科学院大连化学物理研究所建成了世界上第一座工作在20—100nm范围的全相干自由电子激光装置。

2019年,杨振宁以“最高的科学成就、令人高山仰止的家国情怀以及为祖国科学事业所做出的贡献”获得“求是终身成就奖”。而此前仅“两弹一星”元勋周光召先生获此殊荣。

“杨先生不仅在科学领域不断突破,作出不朽的贡献,他的人格魅力、家国情怀也令人高山仰止,他的学术成就、精神和风范深深影响了几代中华学人。”清华大学原校长顾秉林说,在近半个世纪里,他以个人的影响力推动着中国的科学发展,作为清华大学高等研究院名誉院长,他一直践行“愿在有生之年尽力帮助清华大学发展”特别是“使清华大学的理科重振辉煌”,这是他“这辈子最后一件值得做的事情”,“为祖国科学事业所做贡献”的最好诠释。

……

今年春节期间,翟荟去看望了杨振宁。

“杨先生说他最近晚上睡眠不行,就起来想一个物理问题,做点计算,并且和我们讨论这个具体的物理问题。”翟荟说,“这二十年来,我时不时会收到杨先生发来的一些他自己的算稿,有时候甚至是半夜发过来的。而他在90岁的时候,还问我们能否帮他装个计算机画图的软件,他要学一学,自己就可以画图了。”

科学是科学家毕生的追求,科学家追求科学是亲力亲为的,科学巨擘杨振宁永远在科学研究的第一线。

编辑:李华山

2021年09月24日 07:58:29

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