外国作家笔下的杨振宁和李政道

相关图书: 

谁得到了爱因斯坦的办公室——普林斯顿高等研究院的大师们(哲人石丛书第三辑:当代科普名著系列)

ISBN: 
978-7-5428-5284-7/N·822
出版日期: 
2011-12
开本: 
大32开
页码: 
351
定价(元): 
30.00
作者: 
埃德·里吉斯
译者: 
张大川

        本书以世界著名研究机构——普林斯顿高等研究院为背景,撷取了一批为20世纪科学发展作出伟大贡献的科学家的工作、生活片断。

书评作者: 
埃德·里吉斯
发布媒体: 
文汇读书周报

        上海科技教育出版社最新出版了《谁得到了爱因斯坦的办公室》(埃德·里吉斯著,张大川译)是当今一流科普作家的作品,用一种令人愉悦的方式,让读者品尝了最艰深的科学的味道……该书也披露了诺奖得主杨振宁、李政道从携手合作到分道扬镳的内情。

        杨振宁和李政道刚进普林斯顿高等研究院时,不过二十五六岁。两人生在中国,同在西南联合大学求学。那时该校办学条件十分简陋,教室是几排铁皮铺顶的棚舍,宿舍则是茅草庵。当时正值战乱,教室窗户经常被空袭的炸弹震碎。一个人能在这样的条件下接受教育,已经证明他的坚毅和顽强,精神绝对战胜了物质,更何况他能继续深造,最终赢得了诺贝尔奖。

        杨振宁和李政道获得奖学金,来到美国芝加哥大学深造。李政道在费米门下读博士,他的博士论文写的是白矮星;杨振宁则在特勒的指导下专攻核物理学。杨李携手合作始于芝加哥,两人共同发表了32篇物理学论文。1951-1953年,两人又在高等研究院会合。之后,李政道去了纽约哥伦比亚大学任教,杨振宁则继续留在普林斯顿。两校相距不过50英里,所以两人约定每周见一次面,讨论物理学难题。

        此时,基本粒子物理学逐渐成形,已知的粒子不下20种,什么电子、质子、中子、中微子、正电子、神秘的“V粒子”(后称为“奇异粒子”),还有叫做介子的一大家子粒子,它们的成员似乎能像野兔一般快速地繁衍。情况很是糟糕:有一本物理学教材竟有一章标题是“粒子也许没什么用”。如何认识这些快速增加的亚原子粒子背后的前因后果呢?物理学家们茫无头绪。

        可是,物理学家们在发现新粒子后,就迫不及待地想证实它们既遵守所有“旧”定律,比如能量守恒,也没有违背他们发现的新定律。这些守恒定律跟粒子相互作用过程中发生的现象有关系,譬如当一个已知的实体分解成其他实体时。一般认为,质子、电子和中微子等一些粒子不会衰变,它们是“稳定的”;其他多数粒子会衰变,或者说是不稳定的,有的生命周期极为短暂,常常只有几十亿分之一秒。在相互作用时,系统的某些特性会发生改变,而另一些特性则保持不变。保持不变的特性就叫做“守恒”,其中一个最基本的守恒特性就是电荷。每次粒子衰变时,该系统的净电荷总量在相互作用前后都保持不变。

        1956年,杨振宁和李政道正在研究K介子。K介子只要1微秒就衰变为另一种介子π介子。也有人说一个K介子会衰变为两个π介子,或三个。这种现象本身倒没有什么难解之处,因为人们早就从理论和实验两方面获知,同一种粒子可以有两种不同的衰变模式。令人费解的是,K介子衰变之后产生的两组衰变产物的宇称性是不同的;照理讲不应该这样,宇称应该和电荷一样是守恒的。

        宇称性就是镜像对称的普遍性质,就是说一个物体和它的镜像应该遵守相同的规律,功能的各方面也应该完全相同。比方说,我们站在镜子前面,将一个小球从左手抛到右手、右手抛到左手,可以看到镜中小球的运动和镜外真实世界小球的运动完全对应:球划出的轨迹都是弧形抛物线,这就是所谓的宇称。富兰克·杨(杨振宁给自己取了个英文名叫做富兰克,以纪念本杰明·富兰克林,因为他是杨振宁最崇拜的人),在发表诺贝尔奖获奖演说时说:“物理学的定律总在宣示左右是完全对称的。”

        当时有这样一种认识:宇称既存在于宏观世界,也存在于基本粒子的微观世界,虽然它在微观世界里表现的方式有一点不同。以粒子而论,宇称性可以用正负号表示;是正号还是负号,要看与粒子波函数相关的空间变量变号后波函数有无变化。如波函数不变,则称该粒子具有偶宇称,用正号表示;如波函数改变,则称该粒子具有奇宇称,用负号表示。

        K介子的特点是:它们衰变产生的粒子有时具有偶宇称,有时具有奇宇称。这一现象令人费解,因为原来的介子并没有什么不同,其质量、电荷等等都是一样的。在当时的物理学家看来,这一点很是不可思议,因为根据宇称守恒定律,相同的粒子就应该有相同的衰变方式。

        如何解释K介子的奇异行为,一种观点则认为,仅以K介子而论,宇称守恒根本不是一种自然规律。但这种观点等于宣布宇称守恒“定律”不是自然律。推翻公认的自然法则可不是闹着玩的,任何一位物理学家都会对此慎之又慎,决不轻易而为。可是,杨振宁和李政道就敢这么干。

        他们在《物理评论》上发表了论文《在弱相互作用之下宇称守恒的问题》。论文的原标题是“宇称在弱相互作用里守恒吗?”,但《物理评论》的编辑古德斯米特特别讨厌文章标题里有问号,故刊发时做了改动。为了证明宇称是否守恒,杨振宁和李政道提出做实验“看看弱相互作用会不会区分左右”。

        吴健雄女士的实验结果证明了杨振宁和李政道的理论假设是正确的。杨振宁和李政道也因为证明宇称不守恒,于1957年共同荣获诺贝尔物理学奖。

        获奖时,杨振宁已经在高等研究院担任教授两年,而李政道还是一个访问学者。后来,李政道也晋升为教授。有一段时间,大家常看见这对诺贝尔奖得主在一起,不由得心生欢喜。院长奥本海默常说,他看见杨振宁和李政道在院里散步就觉得很骄傲;高等研究院总算是有了科研合作成功的例子。

        高等研究院的团队合作一向很差,名声在外。盖尔曼说:“高等研究院没有团队协作的优良传统,最初的构想就是为思想家开辟一块清净之地,让思想巨匠们各想各的。现在和过去不一样了,这种研究方式出成果很难。我的意思是,这种方式放在爱因斯坦身上正合适,因为他和他那个时代的物理学走的不是一路。他不需要跟别人讨论,因为没有人对他的那一套东西感兴趣,他对别人研究的东西也没兴趣。但是其他人嘛,就应该搞团队合作,这样才能出成果。”

        高等研究院缺乏团队合作精神,主要是因为大牌巨星多,个性鲜明,多少都有些恃才傲物;他们的思维往往以自我为中心,有时候也会影响其伟大的心灵,而且本人对此并无觉察。在杨振宁60岁生日来临之际,几个朋友打算收集一些赞颂他对物理学贡献的原创文章,编成一本专集以示纪念。他们把这个想法告诉了杨振宁。杨振宁回忆说:“我想了想,觉得还是选一些我发表过的论文,附上别人的评论辑成一集,这样可能更有趣一些。”

        就这样,一本名为《杨振宁论文选集附评论(1945-1980)》的书于1983年由弗里曼出版社出版。杨振宁在该书里讲述了他和李政道携手攻关的著名事迹。当时在哥伦比亚大学执教的李政道读罢杨振宁的叙述,脸都气白了:跟他记得的情况差太多了!很快,李政道按照自己的记忆又把合作过程写了一遍;先送给朋友们传阅,之后收进《李政道论文选集》第三卷,1986年由比克霍伊泽出版社出版。如果两个慷慨大度如杨振宁、李政道者,合作共事尚有如此难堪的结局,我们也就不难理解为什么高等研究院里少有协作攻关的事例。

        看看杨振宁如何评说他和李政道在芝加哥大学时的关系吧。杨振宁说:“我比他年长,又比他早几年进芝加哥大学,所以时时处处都想办法帮助他。他后来虽然投到费米门下写论文,但还经常向我请教,让我给他指点,所以他在芝加哥那几年,我算得上是他的物理老师了……我就像他的兄长……尽我的能力提携他,帮他成就事业……”如此云云。

        1952年,他们两位还是高等研究院的临时研究员。他们合写了一篇长文,分为上、下两部分,讨论关于气相与液相间的转变。这时,两人的自我苗头已开始显现,因为标题页上谁的名字排第一突然间变成了最要紧的问题。据李政道说,杨振宁想排成“杨振宁、李政道”。因为李比杨小四岁,所以李政道最初依从了这个提议。后来他查阅了别人合写的物理论文,发现排名顺序不一定要按年龄长幼。所以他提出排为“李政道、杨振宁”。

        幸好这篇论文分为两部分,最后两人商定,第一部分的排名为“杨振宁、李政道”,第二部分的排名为“李政道、杨振宁”,一并发表在同一期的《物理评论》上。

        爱因斯坦读罢这篇论文,决定和两位作者谈一谈。杨振宁回忆说,是爱因斯坦把他找去的:“爱因斯坦派助理考夫曼女士叫我去见他。我跟她一起去爱因斯坦的办公室,爱因斯坦说他对那篇论文很感兴趣……那次谈话我们聊了很多东西,可惜我收获不大,因为我听不大懂……他讲话很柔和,而我却怎么也集中不了精神听他讲什么,因为我太激动了,仰慕已久的物理学大师竟离自己这么近!”

        李政道回忆说,爱因斯坦是请他俩去的:“爱因斯坦让助理考夫曼女士来问问能否跟我和杨振宁谈一谈……于是我们来到爱因斯坦的办公室……我们的回答让他很愉快……谈话涉及的内容非常广泛,时间也很长。”

        杨、李合作停了一段时间,一直到1956年他们再度联手,将“宇称不守恒”的发现书写成文。杨振宁自述,论文是他自己写的:“我把手稿拿给李政道看,他做了一些小的改动,然后我按照姓氏的字母顺序签上我们两人的名字。我想过把我的名字签在第一位,但随即决定不这么做,一是因为我本人不喜欢排名,二是我也想在事业上助李政道一臂之力。”而李政道则说:“我记得那篇文章是合写的;就像以往的合作一样,我们一直为遣词造句,为表达意念的细微差异争论。论文花了一些时间,多次修改,有几个版本。”

        这种自我意识到了瑞典皇家科学院再度成为麻烦。李政道说:“1957年我在普林斯顿得知获得诺贝尔物理学奖。当年11月,我和妻子珍妮特准备动身前往瑞典。我和杨振宁还得写演讲稿、发言稿。在讨论讲稿内容等事项时,杨振宁问我,在颁奖典礼上可不可以按年龄长幼顺序上台领奖。我没想到他问这个问题,不过我默认了。”

        5年之后,也就是1962年,杨振宁和李政道都已是高等研究院的正教授。《纽约客》要刊登一篇杨、李两人的简要事迹。定稿之前,杂志社给两人各寄了一份校样;他们收到后各自做了校正。李政道回忆说,杨振宁希望在文章的三个地方,将自己的名字排在前面,一处是标题,一处是诺贝尔奖发布的消息文本,还有一处是描写颁奖仪式那段。杨振宁还想把他夫人的名字写在李政道夫人的名字前面,因为杨振宁夫人长一岁。

        “我对他说真无聊!”李政道说。据李政道回忆,1962年4月18日,杨振宁走进他的办公室,再次纠缠《纽约客》那篇文章的排名问题,提出了更多要求。李政道大为惊愕,不禁问道:我们还要不要继续合作?这时杨振宁“突然情绪失控,开始哭泣,说他非常想和我合作。我觉得很尴尬,不知道该怎么办,我柔声跟他说话,说了很长时间。最后我们商定暂时停止合作一段时间,以后再说。”而杨振宁的说法是:“那是一次感情宣泄,宣泄过后觉得畅快释然。”

        一个月后,《纽约客》的文章终于刊发了。李政道在标题里排名在前:“对宇称的质疑:李政道与杨振宁”,但文中第一次提到他们获得诺贝尔奖的时候,杨振宁的名字在前。其他地方排名随机而定。

        这年春天,李政道辞去高等研究院的职务,去纽约的哥伦比亚大学任教。有传闻说,奥本海默曾亲赴哥伦比亚大学劝李政道回高等研究院,但无功而返。

        1966年,杨振宁也离开了高等研究院,去纽约州立大学石溪分校任教。

        20年后,即1986年11月,哥伦比亚大学为李政道举行盛大聚会,庆祝他60岁生日。许多重要的物理学家都出席了这场盛会,不知是好是坏,反正杨振宁没有到场。