杨振宁挂念了七十多年的师姐，和她背后屹立三个世纪的学霸家族
撰文｜倪忆
2021年9月22日，由清华大学、中国物理学会、香港中文大学主办的“杨振宁先生学术思想研讨会——贺杨先生百岁华诞”在清华大学召开。（杨振宁先生的生日是1922年10月1日，虚岁一百，官方文件上的生日则是9月22日。）杨振宁先生亲临现场，发表了自己的百岁感怀。在发言中，他提到他在1971年第一次访问新中国的经历。他说：“美国报纸上说，中国毛主席派了个飞机到陕北，去找美国的一个叫做寒春的物理学家到北京去帮助中国制造原子弹。寒春我非常认识，我跟她在芝加哥大学同一个实验室工作了20个月，而且她还要我教他中文，她没有告诉我为什么。一直到1948年3月，她告诉芝加哥大学系里所有的老师学生，说她要到中国去跟她的男朋友结婚，在陕北。”
杨振宁离开北京前，问老同学邓稼先，寒春有没有参加中国原子弹的设计。邓稼先向组织上了解后，给杨振宁写信回复，说寒春没有参加过我国任何有关制造核武器的事。
那么，寒春是谁，能让杨振宁惦记这么久，在百岁寿辰上还专门提到呢？
寒春与杨振宁
寒春原名琼·辛顿（Joan Chase Hinton，1921—2010），是一位美国核物理学家。大学毕业后，她参与了研制原子弹的“曼哈顿工程”，在费米（Enrico Fermi，1901—1954）的指导下工作。她是参与曼哈顿工程的极少数女物理学家之一，曾亲眼目睹人类历史上首次核爆炸实验“三位一体”。在得知美国用原子弹轰炸广岛和长崎，大量平民伤亡后，她感到十分震惊，转变成为一个和平主义者。1946年，她跟随费米到芝加哥大学读书，成为杨振宁和李政道的同学。后来她得知自己的奖学金是美国军方提供的，决定离开核物理研究。据寒春的长子阳和平说，寒春离开芝加哥时，最后送她去火车站的是杨振宁。
年轻时的寒春
寒春的哥哥韩丁，原名威廉·辛顿（William Howard Hinton，1919—2004），毕业于康奈尔大学，专业为农业机械。韩丁于1945年来到中国工作，他根据自己在山西省潞城县张庄亲历土改的经验写成了纪实作品《翻身——中国一个村庄的革命纪实》。受哥哥的影响，寒春在1948年来到中国。她起初到上海，在宋庆龄的身边工作。1949年，寒春前往延安，在窑洞里同阳早结婚。
阳早原名欧文·恩斯特（Erwin Engst，1919—2003），曾就读于康奈尔大学畜牧专业，跟韩丁是同学。1946年，阳早以联合国善后救济总署畜牧专家身份来华，同年10月到达延安。当时一位进步新闻记者羊枣被国民党杀害，有人便给恩斯特起了“羊枣”这个中文名。寒春的中文名则原本是韩村。后来一位老教授给羊枣和韩村写了幅对联，把他们的名字改成了阳早、寒春，谐音但更有意义。
1949年，阳早与寒春在陕北瓦窑堡
阳早和寒春在中国长期从事奶牛养殖和改良工作。千千万万的中国儿童能喝上牛奶，都离不开他们的贡献。他们最初在延安的光华农场。1949年，他们赶着83头荷兰奶牛，到陕西安边、定边、靖边三县交界处创建三边牧场。那时三边牧场条件十分艰苦，气候寒冷，物资匮乏。牧场交通不便，新中国成立的消息，花了二十天才传到他们耳中。有次寒春得了严重的流感，牧场派人骑马到几十公里以外的黑市买了一小瓶青霉素才救回她一命。住处老鼠横行，晚上睡觉时甚至会被老鼠咬鼻子。但这些困难都浇不灭他们建设新中国的热情。
1955年，阳早和寒春转到西安草滩农场。1966年，他们被调到北京，从事翻译工作。因为不愿享受特权，阳早、寒春、史克（Bertha Sneck，1916—2010）、安汤珊（Ann Tompkins，1930— ）四名美国专家合写了一张大字报，要求取消给外国人的特殊待遇。这张大字报惊动了最高领袖，让他亲自作出了批示：“我同意这张大字报。外国革命专家及其孩子要同中国人完全一样，不许两样，请你们讨论一下，凡自愿的一律同样做，如何请酌定。”
因为不习惯城市生活，寒春夫妇多次打报告要求回农场。1972年，他们来到南苑附近的红星农场。1982年，他们又搬到昌平的小王庄农场，在那里为中国设计了第一座机械化养牛场。他们的《牛奶管道的自动洗涤与消毒》项目获北京市人民政府科技成果二等奖；《奶牛场成套设备研制、牛场设计和中间试验》项目被授予“国际合作奖”和机械电子工业部科技进步二等奖。阳早、寒春夫妇晚年担任机械工业部顾问。
2003年阳早逝世后，寒春执意要求在新华社的讣告中加上一句“为全人类的解放事业而奋斗”。她说：“我们在中国待了一辈子，不是为养牛来中国，而是为了信仰。” 2004年，寒春获得了中国政府颁发的第一张《外国人永久居留证》。2009年，寒春夫妇被中央电视台选为“感动中国”候选人。2010年寒春逝世后，他们夫妇的骨灰被撒在他们曾经奋斗过的三边牧场。
阳早、寒春夫妇和他们的三个孩子
寒春和阳早有三个孩子，其中长子阳和平（Fred Engst，1952— ）仍然居住在中国，在对外经济贸易大学任教。
寒春的一生堪称传奇。她所出身的家族，则更是令人惊叹。这个家族中涌现过许多光辉的名字，与人类文明的一些最优秀成果密不可分。
寒春的外曾祖父是英国数学家和逻辑学家布尔（George Boole，1815—1864）。布尔出身贫寒，父亲是一名鞋匠。布尔只正式接受过小学教育，主要靠自学掌握了微积分、拉丁语、希腊语、法语、德语和意大利语。他在1844年获得英国皇家学会颁发的皇家奖章（Royal Medal），1849年成为爱尔兰科克大学的第一位数学教授，1857年当选为皇家学会会士（FRS）。
布尔画像
布尔最重要的工作是发明了布尔代数。这种代数中有三种逻辑运算“与”、“或”、“非”，可以通过逻辑电路实现。布尔代数是电子工程和计算机科学的基础。读者今天能在手机或电脑上阅读本文，都要感谢寒春的这位外曾祖父。
最简单的布尔代数只包含0和1两个元素
布尔的妻子玛丽（Mary Everest Boole，1832—1916）是一位了不起的传奇女性。跟布尔不同，玛丽出生于中产阶级家庭，父亲是牧师，叔叔乔治·埃佛勒斯爵士（Sir George Everest，1790—1866）是一位地理学家。乔治也是自学成才的典范。他没有读过大学，16岁就加入东印度公司担任学员。展露出数学和天文方面的天赋后，乔治在1814年被印度副总督选中从事地理测量工作。他在1827年当选皇家学会会士，1830年至1843年期间担任印度地理测量局局长。珠穆朗玛峰的英文名 Mount Everest 就是为了纪念他。
玛丽从小就对数学非常感兴趣，但在那个年代，她不可能接受高等数学教育。玛丽的舅舅是布尔在大学里的同事，因此玛丽结识了布尔，跟随他学习数学，从此相知相爱。婚后，玛丽经常去听布尔在大学里的讲座，并帮助丈夫编辑出版了两本学术著作。这在当时是完全不可思议的事情。
布尔夫妇生了五个女儿。布尔因肺炎去世时，最大的女儿刚8岁，最小的只有六个月，新寡的玛丽则只有32岁。布尔没有留下多少财产，尽管布尔的朋友们为玛丽谋求了一份养老金，但还不足以维持生计。玛丽在伦敦的女王学院找到一份图书馆员的工作，举家搬迁至伦敦。她们在伦敦的居住条件非常差，五个女儿挤在一个房间里睡觉。为了给女儿们买一台簧风琴，玛丽甚至变卖掉了丈夫获得的皇家奖章。
女王学院是英国的第一所女子学院，但所有教授都是男性。玛丽无法在那里教课，便自行组织学生学习数学，内容包括布尔和巴贝奇（Charles Babbage，1791—1871）的前沿成果。在五名女儿全部成年后，50岁的玛丽辞去工作，专注于数学教育与普及。她至少出版了六本专著，内容包括儿童教育、数学教育，以及对布尔科学工作的普及。
玛丽和五名女儿以及一部分孙辈
玛丽对儿童教育有许多创见。她的一些观点在今天看来很正常，当年却显得离经叛道。她强调几何直观，并以公式
为例，示范如何让儿童通过几何图形来自行发现这个公式。她强调独立思考，主张让儿童通过不断摸索来自我学习。玛丽还发明了“绣曲线方法”（curve stitching method），可以用直线段来生成各种形状的曲线。这种方法能够由简单的工具实现，适合儿童自行探索，至今仍在被广泛使用。
绣曲线：由直线段生成曲线
布尔夫妇的大女儿玛丽·艾伦（Mary Ellen Hinton，1856—1908）就是韩丁和寒春的祖母。她曾经写过一本关于诗歌的书，并作过相关讲座。
二女儿玛格丽特（Margaret Taylor，1858—1935）学过绘画。她婚后生了两个儿子，长子杰佛里·泰勒爵士（Sir Geoffrey Ingram Taylor，1886—1975）是一位物理学家和数学家。早在读本科时，他就发现经典的杨氏双缝实验在光源非常弱的情况下仍然会发生干涉，从而证明双缝干涉是一种量子现象。（后来者的实验精度甚至可以控制到每次只让一个光子通过双缝。）这是一项被写入教科书的工作。杰佛里·泰勒后来成为流体力学领域的泰斗，并代表英国参加了曼哈顿工程。他1919年当选皇家学会会士，1944年获得皇家学会的科普利奖章，——这是世界上最古老的延续至今的科学奖，在学术界地位可以跟诺贝尔奖相媲美。除科普利奖章外，杰佛里·泰勒还获得过许多荣誉，但最令他的家族感到欣慰的是，他在1933年获得了皇家奖章，就是外祖父布尔曾获得过，后来又被外祖母卖掉的皇家奖章。玛格丽特的小儿子尤利安·泰勒（Julian Taylor，1889—1961）是一位神经外科医生，担任过皇家外科医师协会副会长。
布尔夫妇的三女儿艾丽西亚（Alicia Boole Stott，1860—1940）是五位女儿中唯一继承父亲数学天赋的人。在当时，女性几乎不可能找到学术界的工作，所以她一直是以业余身份研究数学。艾丽西亚的主要工作与四维空间里的多面体有关，英语中“高维多面体”（polytope）一词就是她率先使用的。
艾丽西亚
小学生都知道，对于任意的大于或等于3的正整数n，在二维平面上都存在正n边形。但这个结论在高维空间里是不对的。早在柏拉图时代，人们就知道三维空间中只有五种三维正多面体：正四面体、正六面体、正八面体、正十二面体和正二十面体。
三维空间中的五种正多面体
艾丽西亚独立地发现了四维空间中全部六种四维正多面体。在70岁时，艾丽西亚还跟著名几何学家考克斯特（Harold Coxeter，1907—2003）合写了一篇论文。
艾丽西亚研究正多面体时画的图
艾丽西亚的儿子列奥纳德·斯托特（Leonard Boole Stott，1892—1963）是一位医生和发明家。他是治疗结核病的先驱，并发明了便携式X光机等许多机械。艾丽西亚的女儿玛丽（Mary Boole Stott，1893–1962）是一位心理学家，在英国政府部门工作多年。
布尔夫妇的四女儿露西（Lucy Everest Boole，1862—1904）是英国第一位女性药物学家，也是英国皇家化学学会的第一位女会士（FRIC）。
布尔夫妇最出名的女儿是最小的艾捷尔（Ethel Lilian Voynich，1864—1960）。她与一位波兰革命家结合，从此使用对方的姓伏尼契（Voynich）。是不是觉得这个名字很眼熟？是的，艾捷尔·丽莲·伏尼契就是世界文学名著《牛虻》的作者。这部小说塑造了意大利革命青年“牛虻”亚瑟的形象，在许多国家都产生了巨大的影响。寒春去世时，许多新闻报道里称寒春是伏尼契的孙女。这纯属误传，伏尼契没有子女。
寒春的曾祖父詹姆斯·辛顿（James Hinton，1822—1875）是当时最出色的耳鼻喉外科医生。詹姆斯的儿子查尔斯（Charles Howard Hinton，1853—1907）是玛丽·艾伦的丈夫，也即韩丁与寒春的祖父。
詹姆斯有一个女儿爱达（Adaline Cort Nettleship，1856—1932），是著名的服装设计师，地位大约相当于今天的Vera Wang。许多社会名流都穿过她设计的衣服，王尔德（Oscar Wilde，1854—1900）结婚时的新娘婚纱就是爱达设计的。爱达的外孙卡斯帕尔·约翰爵士（Sir Caspar John，1903—1984）是英国海军元帅，曾担任第一海务大臣。
查尔斯·辛顿是一位数学家和科幻作家，他的妻妹艾丽西亚就是从他那里学习四维几何。查尔斯曾因重婚罪入狱三天，在英国无法立足，只好举家搬至日本，在那里住了六年。1893年，查尔斯一家来到美国，在普林斯顿数学系执教数年，其间为普林斯顿大学棒球队设计了一台投球机。他是四维几何研究和普及的先驱，创造了“四维超立方体”（tesseract）一词。这个单词的影响远远超出了数学界，在科幻影视及文学中频繁出镜。例如漫威系列电影中的空间无限宝石就装在Tesseract里，电影《星际穿越》中的男主角进入黑洞后到达的也是一个tesseract。
《星际穿越》中的tesseract
查尔斯·辛顿和玛丽·艾伦生了四个儿子，其中长子乔治（George Boole Hinton，1882—1943）是一位冶金专家和植物收藏家。乔治的长子霍华德（Howard Everest Hinton，1912—1977）是一位昆虫学者，1961年当选为皇家学会会士。霍华德的儿子杰弗里（Geoffrey Everest Hinton，1947— ）是当今最著名的计算机科学家之一。他与另外几名学者在深度学习领域耕耘三十多年，终于把这一冷门方向发展成为计算机学科最炙手可热的研究方向，极大地改变了我们生活的世界。杰弗里在1998年当选皇家学会会士，2018年获图灵奖。杰弗里·辛顿现任谷歌副总裁和多伦多大学荣休教授。
在日本居住时，为了让孩子理解三维空间并想象四维空间，查尔斯·辛顿在后院用竹子搭建了由多个立方格组成的架子。受此启发，他的小儿子塞巴斯蒂安（Sebastian Hinton，1887—1923）发明了供儿童攀登游玩的立体方格铁架（jungle gym），在许多儿童活动场所都能看到。塞巴斯蒂安就是韩丁与寒春的父亲。
一种常见的立体方格铁架
塞巴斯蒂安的妻子卡梅莉塔（Carmelita Hinton，1890—1983）毕业于布林莫尔学院，在那里接受了师范教育。在丈夫因抑郁症自杀后，卡梅莉塔承担起了家庭的重任，成为一名教师。1935年，卡梅莉塔创办了新英格兰地区第一所男女混合的寄宿学校，普特尼学校（Putney School），在那里实验杜威（John Dewey，1859—1952）的进步主义教育。她的孩子韩丁和寒春都从这所学校毕业。
韩丁在1953年从中国返回美国后，受到美国政府迫害，著作难以出版，无法找到工作，长期务农为生。1971年，他应周总理之邀访问中国，后来又多次访华，曾受聘为联合国粮农组织中国项目专家和中国农业部高级顾问，撰写了许多部反映现代中国的著作。他的女儿卡玛（Carma Hinton，1949— ）出生于北京，在那里长到21岁，中文名是韩倞。卡玛获得了哈佛大学艺术历史博士，是一位著名的纪录片制作人，现任乔治·梅森大学教授。
1993年，韩丁与寒春在农场
从乔治·埃佛勒斯算起，寒春所属的布尔-埃佛勒斯-辛顿家族已经活跃了两百年，跨越三个世纪。家族成员的足迹遍及欧美亚三洲，在数学、物理、化学、生物、医学、地理、计算机、文学、艺术、教育、军事等诸多领域都取得了非凡的成就。家族中至少五人当选英国皇家学会会士。
跟科学史上其他一些显赫家族比起来，布尔-埃佛勒斯-辛顿家族有三个特点：
第一，家族早期多名成员依靠自学成才。布尔和乔治·埃佛勒斯都没有受过高等教育，家族早期的女性成员也因为时代的局限而未能上大学。在自学中，他们养成独立思考的习惯，充满叛逆精神。
第二，家族非常重视女性的教育和就业，女性成员取得了不逊于男子的成就。
第三，家族崛起于草根后，主家或分支多次遭遇阶层滑落的危机，然而仍能保持其学术传统。在这一过程中，玛丽和卡梅莉塔等女性成员功不可没。
布尔-埃佛勒斯-辛顿家族的贡献已经渗透到了人类社会的方方面面。英国作家Gerry Kennedy写过一本书，讲述布尔家族和辛顿家族的故事，标题为《布尔和辛顿：两个塑造现代世界的王朝》。这一评价并不算过誉。作为这个优秀家族的一员，寒春的科学成就也许并不突出，但她身上的理想主义光芒，和她百折不挠的坚强意志，与家族传承下来的精神是完全一致的。
【主要参考文献】
[1] Moira Chas， The Extraordinary Case of the Boole Family， Notices Amer. Math. Soc. 66 (2019), no. 11, 1853--1866.
[2] 朱学森，名字宋庆龄起的，母亲与杨振宁同窗！这“老美”满口京片子，北京日报 2020-07-11
[3] 宋阳标，忆来自美国革命者寒春：无法忍受特权，时代周报 2010-06-17
[4] 腾讯网，寒春，23岁成为物理学新星，参与美国原子弹研究的曼哈顿计划
[5] 上海美国研究，回望：与中共结缘的美国友人｜寒春、阳早夫妇
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