杨建邺 | 杨振宁如何加入了奥本海默的普林斯顿研究院

编者按

近日，电影《奥本海默》的热映让20世纪新建立的一个物理学分支——原子核物理再次走进大众视野，这门兼顾理论价值与战略意义的学科在二战中迎来井喷式发展，并将一大批象牙塔中的物理学家深刻卷入到被战争重组的政治秩序中。影片《奥本海默》便以“原子弹之父”奥本海默的人生浮沉呈现这段风云际会的历史，保马今日推送杨建邺老师《杨振宁如何加入了奥本海默的普林斯顿研究院》一文，为此提供一个华人物理学家的视点。本文回顾了杨振宁先生的美国求学历程，呈现其学术志向的转变。杨振宁先生在实验物理研究中遭遇阻力，最终选择以理论物理为博士论文选题，加入奥本海默主持的普林斯顿高等研究院。

本文选自杨建邺老师所著《物理学之美》（北京大学出版社，2019年版），感谢“文汇学人”公众号授权保马转载！

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杨振宁如何加入了

奥本海默的普林斯顿研究院

文 | 杨建邺

克里斯托弗·诺兰导演，基里安·墨菲主演电影《奥本海默》海报，2023年8月30日中国大陆上映

1945年8月28日，这是杨振宁终身难忘的一天。已取得清华大学物理系硕士学位的杨振宁离开祖国赴美深造。1946年1月，杨振宁在芝加哥大学正式注册，攻读该校的博士研究生。

杨振宁报考清华大学第六届留美公费生的准考证（1943年）

但是杨振宁想跟随费米做实验的计划落空了。因为第二次世界大战以后，芝加哥大学核研究所还没有破土动工。正是由于这一原因，费米只能在阿贡实验室（Argonne Laborator）做实验，而阿贡实验室是对外国人保密的国家实验室，杨振宁初来乍到美国，根本不准许进这个实验室工作。

费米也没有办法，于是建议杨振宁跟特勒（Edward Teller，1908—2003）教授做理论方面的研究。

意大利裔美国物理学家费米，1938年获得诺贝尔物理学奖

特勒后来被称为“美国氢弹之父”，在杨振宁请他做自己博士论文的导师的时候，他在美国已经是一位举足轻重的科学家了。

此后，杨振宁就开始在特勒的指导下做研究。

1946年的秋天，杨振宁想通过物理实验来完成博士论文，费米就把他推荐给阿里森（S. Allison，1900—1965）。阿里森是费米的老搭档，他主持一个实验室。

理论物理学家爱德华·泰勒（Edward Teller，即文中“特勒”）出生于奥匈帝国布达佩斯，1941年加入美国国籍，1942年受邀参加曼哈顿计划，并加入洛斯阿拉莫斯实验室理论物理学部；1946年离开洛斯阿拉莫斯回到芝加哥大学任教，被誉为氢弹之父。

杨振宁到阿里森实验室后的20个月中，逐渐发觉自己似乎在实验方面缺乏一种敏感性之类的东西，也许就是缺乏一种所谓“灵气”吧。杨振宁后来说：

历史中的奥本海默和爱因斯坦在普林斯顿共事（上图）

《奥本海默》电影中的奥本海默（右，基里安·墨菲饰演）与爱因斯坦（左，汤姆·康蒂饰演）（下图）

我初到美国，本来想写有关实验物理的论文，倒不是我擅长或特别爱好实验，正因为我自己没有接触到实验物理，在这方面是一片空白，实验物理又是物理的精神所在。后来到了实验室之后，发现这并不是我的特长。在实验室里，看到了一些同学，理论物理念得不太好，但是实验本领特别大。当时我产生了一些自卑感！有一位叫阿诺德（W. Arnold）的同学，他对实验室内发生的问题有一种直觉，而且知道自己用什么办法去解决。我记得很清楚，我们实验室内常常会漏气，需要找到漏气点在什么地方，由他去找，往往两分钟就能找到，而我往往要花上两个钟头还不得要领。他找到了之后，我问他为什么能找到漏气的地方，他也解释不出来。第二天仪器又漏气，我到了昨天漏气的地方，可惜，位置又不同了，而他却又能很快找到了。通过这些，我的印象是有一些人对实验有直觉的了解，而我是没有的。

《奥本海默》电影改编自原著奥本海默传记《美国的普罗米修斯》， Kai Bird / Martin J. Sherwin，American Prometheus：The Triumph and Tragedy of J. Robert Oppenheimer，Vintage Books，2006

由于杨振宁不擅长实验，在实验里显得笨手笨脚，阿里森特别喜欢说一笑话：“哪儿有了杨，哪儿就会噼啪响！”（Where there is a pang, there is Yang）。

1982年，杨振宁与他以前的老师特勒相会，交谈甚欢。

尽管不尽如人意，但是在阿里森实验室工作的日子，对杨振宁今后的科学研究工作仍然是十分有价值的，他曾经说过：

在阿里森的实验室的18至20个月的经验，对于我后来的工作有很好的影响。因为通过这些经历，我知道做实验的人在做些什么事情。我知道了他们的困难，他们着急一些什么事情，他们考虑一些什么事情。换言之，我领略了他们的价值观。另外，对我有重要作用的是我发现我的动手能力是不行的。

电影《奥本海默》剧照，图为奥本海默青年时代求学于剑桥的导师帕特里克·布莱克特（詹姆斯·达西饰演，左）与理论物理学家尼尔斯·玻尔（肯尼思·布拉纳饰演，右），电影以“毒苹果事件”展现年轻的奥本海默在实验物理和理论物理这两个不同研究方向上的苦恼与选择。

这最后一句话对杨振宁确实是“有重要作用的”，因为这最终导致杨振宁改变了他的博士论文方向。他原来计划写一篇有关物理实验的博士论文，但后来他察觉到自己的实验能力很差劲，往这个方向使劲的话，效果堪忧，因此不免有一些苦恼。

1945年7月16日上午5时24分，首次核试验爆炸的场景

正好这时特勒察觉到了杨振宁的苦恼和不安，从几年的接触中，他知道杨振宁的理论物理功底很不一般，因此十分直率地建议说：“我认为，你不必坚持一定要写一篇实验论文，你已写了一篇理论论文，因此我建议你就把它充实一下，作为博士论文吧！我可以做你的导师。”杨振宁听了特勒十分直率的建议之后，也知道特勒的建议十分中肯，但心中仍然感到很失望。从接到留美录取通知书的那一天起，他就希望自己在美国实现做一个实验物理学家的愿望；虽然在阿里森实验室一年多来已经意识到自己动手能力比较差，但性格坚强的他，还不愿轻言放弃。所以，特勒的建议对杨振宁来说，虽说是意料之中的，但仍然是一个不小的打击。他对特勒说，请容许他考虑几天再做决定。

1947年，奥本海默前往去普林斯顿高等研究院担任主任，图为杨振宁在第五届国际高能物理会议上与罗伯特·奥本海默对话

在接下来两天的思考中，他终于明白自己必须面对现实，应该扬长避短。这正是：“量力而言则不竭，量智而谋则不困。”

杨振宁接受了特勒的建议之后，就开始专心致志地写《论核反应分布与测量问题》这篇文章，作为他的博士论文。1948年6月，杨振宁终于顺利通过了博士论文答辩，获得了芝加哥大学的博士学位。

《奥本海默》电影中的泰勒（左，本·萨弗迪饰演）

和奥本海默（右，基里安·墨菲饰演）

1949年春，普林斯顿高等研究院院长奥本海默应邀到芝加哥大学作学术演讲，演讲的内容正好是杨振宁以前思考过的，因此他对奥本海默的研究很有兴趣，不禁动了心，想到普林斯顿去工作一段时间。于是，他请费米和特勒为他写一封推荐信给奥本海默。很快，杨振宁就收到了邀请函。1949年秋天，杨振宁来到了普林斯顿高级研究院。