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https://www.ixigua.com/7174307405851951620 本视频于2022年12月7日发布于西瓜视频,观看量6.7w2022年10月1日是一个好日子,既是国庆节,也是杨振宁先生百岁诞辰。2019年,我写过一篇文章介绍杨振宁先生的科学成就(《理解杨振宁(一)从宇称到场论 | 袁岚峰》)。这次,我就来继续谈如何理解关于杨先生的各种常见问题,如他在科学史上的地位、他的个人生活、他是否爱国以及他与邓稼先等人的比较等等。
不过我在上一篇文章中开头就说过:评论一个名人,应该先了解他的核心成就,也就是说,他是因为什么硬的、与众不同的事情成名的。因此,我们还是需要先简略地了解一下杨先生的科学成就。1957年,杨振宁和李政道获得诺贝尔物理学奖。这是中国人第一次获得诺贝尔奖,对以后几代中国科学家发挥了巨大的激励作用。需要强调一下,他们当时的国籍就是中国。很多人以为他们是以美籍华人的身份得奖的,这是错误理解。实际上,他们加入美国籍是在获奖以后,杨振宁在1964年,李政道在1962年。可喜可贺的是,杨振宁在2015年又恢复了中国国籍,放弃了美国国籍(《杨振宁、姚期智恢复中国国籍,不亦宜乎 | 袁岚峰》)。
李政道、杨振宁获诺贝尔物理学奖
杨振宁和李政道获得诺贝尔奖的成果,叫做“宇称不守恒”。用一句话来解释这个词,就是:可以区分绝对的左右。用两句话来解释这个词,就是:物理规律并不总是左右对称的,弱相互作用就是左右不对称。如果你不知道弱相互作用是什么,我再稍微解释一下。已知的基本相互作用分为四类,万有引力、电磁力、强相互作用和弱相互作用。
万有引力就是决定苹果落向地面、地球绕着太阳转的那种力。电磁力就是决定电荷同性相斥、异性相吸以至决定所有的原子分子结构的那种力。强相互作用就是让质子和中子组成原子核的那种力。弱相互作用就是产生β衰变(β decay)的那种力,所谓β衰变就是中子变成质子,同时放出一个电子,这些电子就组成β射线。前三种力都是左右对称的,但最后一种居然不是!这是一个巨大的意外。如果你不明白什么叫做左右对称,我再来解释一下。日常生活的经验是,镜像世界跟真实世界同等的合理,无法区分。例如你对镜子挥舞左手,镜子里的你就在挥舞右手,这样一个镜像世界完全符合物理规律。然而,这对弱相互作用不成立。如果一个现象涉及弱相互作用,那么它的镜像其实并不会出现!
照镜子(《照镜子时为什么没有上下颠倒?| 科技袁人》)
对此的第一次实验检验来自著名女物理学家吴健雄。她在看到杨振宁、李政道的文章后,立刻做了一个实验来检验。她首先用很低的温度,把大量的Co-60原子冷却起来,然后把它们放在一个螺线管中,给螺线管通电,产生一个磁场,让它们的核自旋顺着这个磁场排列起来。最后,等待这些Co-60发生β衰变,看它们放出的电子向哪个方向走。需要注意,磁场的方向是由所谓左手定则决定的:把左手四指弯成螺线管中电子流的方向,大拇指就会指向磁场的方向。在镜像世界中,螺线管中电子流的方向反向了,所以磁场也会反向。因此假如宇称守恒,即镜像世界跟真实世界同等合理,那么Co-60放出的电子就应该朝向四面八方的概率都相同,没有一个优势的方向。但实际上,吴健雄观测到的是这些电子大部分都集中在跟磁场相同的方向,这就破坏了宇称守恒。吴健雄等证实宇称不守恒的实验详细解释图
2021年,李政道的科普名著《对称与不对称》重新出版,我在上海交通大学李政道图书馆做了一个介绍演讲(《物理学与美学的顶峰相遇——李政道先生思想的星辰之光 | 袁岚峰》)。书里有一个巧妙的例子。设想有两辆汽车,造得一模一样,唯一的区别就是左右反转。我们不是把这两辆汽车称为a和b,而是称为b和d,因为b和d互为镜像。请问,这两辆汽车的性能是不是完全一样呢?
两辆除互为镜像外造得完全一样的汽车(《对称与不对称》图5.1)
常识的回答是,当然完全一样。然而惊人的答案是:它们可以不一样!如果它们用到了弱相互作用,例如用β衰变来打火,b和d的性能就会不一样,例如b以一定的速度向前时d以另一个速度行驶,甚至可能倒着走。这就是宇称不守恒。需要强调一下,宇称不守恒并不是在四种相互作用中都会出现,而是只在弱相互作用中出现。就好比“张飞三连”,俺也一样!俺也一样!俺也一样!连续三个都一样,结果到第四个忽然变得不一样,这是完全出人意料的。为什么会这样?迄今为止还不知道。我们只是通过观测发现,大自然确实是这样。大自然是多么奇妙啊!
——俺也一样!
——不对,有一个不一样!
宇称不守恒是一个颠覆性的成果,堪称一场革命,对我们的世界观是一个巨大的冲击。一个人一生能有一项这样的成果,已经非常幸运了。然而杨振宁比这还要幸运。他还有另一项成果,虽然没得诺贝尔奖,但重要性不亚于宇称不守恒,甚至犹有过之。这项成果叫做非阿贝尔规范场论(non-Abelian gauge field theory),或者叫做杨-米尔斯场论(Yang-Mills field theory)。很遗憾,由于它太专业,用到的数学工具太多,无法简单地解释。在这里只能跟大家说,非阿贝尔规范场论的基本思想是:对称性决定相互作用(《杨—米尔斯规范原理和粒子物理标准模型——庆贺杨振宁先生百岁华诞 | 中国物理学会期刊网》)。它不是一个具体的理论,而是一种理论框架。只要你指定一种相互作用的对称性,这个框架就会告诉你,这种相互作用涉及到多少种粒子,它们有什么样的性质等等。杨振宁和米尔斯
目前,人类对强相互作用和弱相互作用的数学描述,都建立在杨-米尔斯场论的基础上。也就是说,四种基本相互作用中的两种,都以它为基础。这四种基本相互作用还不见得真正基本,人们还在继续尝试把它们都统一起来,这种努力也是以杨-米尔斯场论为框架的。所以跟宇称不守恒相比,杨-米尔斯场论的影响更加深远,几乎是无远弗届。描述四种基本相互作用的理论
因此,杨振宁在整个物理学史上的地位都非常崇高,高到可以和牛顿、麦克斯韦、爱因斯坦、普朗克、玻尔、海森堡、薛定谔、狄拉克等人相提并论。因为他们都是提出理论框架的人,后面大多数人的工作是在他们建立的框架中添砖加瓦。牛顿
麦克斯韦
爱因斯坦
普朗克
玻尔
海森堡
薛定谔
狄拉克
当然,杨振宁的地位肯定还是比前面这几位大宗师低一些,因为他是在这些人之后的。而且杨-米尔斯场论最初还有不少问题,这些问题是在后面很多科学家的努力之下逐渐解决的,如温伯格、盖尔曼、希格斯等人(《质量是怎么来的?欢迎收看科技袁人直播 | 科技袁人》),所以可以开玩笑地说这是个“众筹”的成果。然而,说杨振宁是在世的物理学家中最伟大的,恐怕不会有多少异议。希格斯粒子发现十周年纪念科普报告会(希格斯理论为粒子质量的起源提供了解释,这是杨-米尔斯场论最初最大的问题)(《质量是怎么来的?欢迎收看科技袁人直播 | 科技袁人》)
除了宇称不守恒和规范场论之外,杨振宁在统计力学、凝聚态物理、粒子物理等领域中还有很多重要的贡献,甚至对纯粹的数学问题都有研究。不过那些就更加专业,在这里不能详细解释,欢迎有兴趣的同学去了解。了解了杨振宁的硬核科学成就,下面我们来讨论那些比较软的问题,即许多人喜欢争吵的问题。例如:杨振宁是不是在道德上不值得尊敬,因为在年轻的时候不回国做贡献,年纪大了回来养老?还因为他在82岁娶了28岁的太太?是不是跟邓稼先、钱学森、郭永怀等两弹一星元勋比起来,杨振宁就是可鄙的了?在我看来,这些问题全都属于层次太低,或者说得不客气点就是太愚蠢。只需要理解一个基本道理,就可以回答所有这些问题了。这个基本道理就是:世界上存在不同的价值,说A好并不意味着说B坏。用《论语》的语言说,就是君子和而不同。用《礼记》的语言说,就是各美其美,美人之美。实际上,如果稍有常识,就应该明白杨振宁和邓稼先都有非常大的价值,但属于不同种类。杨振宁的价值在于基础研究,在于拓展人类的知识边界,在于理解大自然的奥秘,这是全人类的事。邓稼先的价值在于国家安全,在于把已知可以做的核武器在中国这样一个贫穷落后的国家做出来,这是国家和民族的事。
两人都非常伟大,但不应该拉到一块去比较,就好像不能比较苹果和桔子。如果非要比的话,应该说两人都比普通人伟大得多,普通人根本没有资格去对他们指手画脚。而且杨振宁和邓稼先还是亲如兄弟的朋友,甚至超越兄弟,因此对他们捧一踩一实在是一种非常愚蠢的行为。
杨振宁写过一篇纪念邓稼先的文章,写得非常感人,情真意切,格局宏大,发表在《人民日报》,选入了初中语文课本。因此,在杨振宁与邓稼先之间挑拨离间的愚人,简直是连初中水平都没有!
再换一个角度来看,邓稼先的价值在于保障中华民族在世界上的存在,杨振宁的价值在于让中华民族在世界上存在得更有意义。在生死存亡的关头,当然是前者更重要。所以如果你要问,杨振宁和邓稼先谁更爱国?那当然是邓稼先更爱国。在这个维度上我们更崇敬邓稼先,包括杨振宁自己也是这样认为的。
邓稼先(左)与同事在杭州岳王庙“尽忠报国”墙前留影但爱国并不是唯一的评价标准,世界上也存在很多爱国之外的事,如科学探索。在这个维度上我们更崇敬杨振宁,包括邓稼先自己也是这样认为的。两弹一星元勋们之所以如此舍死忘生,不正是为了让中国人民能过上正常的生活,能自由探索生活的各种可能性吗?邓稼先
2019年,中国氢弹之父于敏去世的时候,我写过一系列文章纪念。在最后一篇(《于敏与氢弹(四)壮志已酬 | 袁岚峰》)中,我提到于敏本可以做出大得多的基础研究成果。在这个意义上,他来研发氢弹其实是一种大材小用,是一种牺牲。于敏
美国第二任总统约翰·亚当斯(John Adams,1735-1826)有一段名言:“我必须学习政治和战争,这样我的儿子们才能自由地学习数学和哲学。我的儿子们应该学习地理、自然历史、造船、航海、商业和农业,以便让他们的孩子有权利学习绘画、诗歌、音乐、建筑、雕塑、挂毯和瓷器。”邓稼先和于敏等两弹一星元勋,正是为中国人民做到了这一点。我们现在可以自由地研究各种科学,研习各种艺术,追求各种乐趣,都离不开他们提供的保护,无声而强大的保护。所以,如果我们不充分利用这种自由,不去仰望星空,不去探索自然的奥秘,不是愧对他们的牺牲吗?
而杨振宁和李政道对中国最大的贡献,就是告诉大家,中国人是完全可以搞好科学的。杨振宁说过:“我最重要的贡献,就是帮助克服了中国人自觉不如人的心理。”在我童年刚刚开始读科学的时候,就看到了他们的事迹,受到了巨大的鼓舞。我想任何热爱科学的人都会受到这样的鼓舞,而社会上居然有这么多人完全感受不到这种价值,对杨振宁恶言相向,这是多么无知而可悲啊!还有一点需要强调的是,我们可以说杨振宁的爱国程度不如邓稼先,但这绝不意味着杨振宁不爱国。实际上,杨振宁对中国的贡献远远超过绝大多数人,只是不如两弹一星元勋而已。在一件事上没有做到登峰造极并不能算一个值得批评的缺点,看一个人应该看他做到了哪些事,而不是没做到哪些事。这就是前面说的:世界上存在不同的价值,说A好并不意味着说B坏。例如1971年,中国刚刚跟美国建立了联系的时候,杨振宁就带领一批华人科学家回国访问。回到美国之后,他还冒着FBI攻击的危险四处去演讲,宣传新中国的建设成就(https://zhuanlan.zhihu.com/p/309557016)。虽然当时中国有很多错误以至荒诞的做法,但他在演讲中尽量回护,主要描述的都是中国正面的事情,如针灸麻醉、植皮手术、断肢接驳等技术的进步以及大寨改天换地的成果。他尤其赞扬了中国人民精神面貌的巨大变化,演讲的结尾是这样两句诗:“为有牺牲多壮志,敢教日月换新天。”由于他对中国的描述太好,不少华人对他还提出了批评,认为他过分美化中国。但无论如何,杨振宁对祖国的感情是一望可知的。所以毛泽东、周恩来、邓小平等国家领导人一直非常重视和尊敬杨振宁,多次跟他亲切交流,也经常听取他的意见建议。国家领导人都认为杨振宁很爱国,有些键盘侠却要对人家指手画脚,真是无知带来勇气!也许有人还会说:可是当时杨振宁毕竟还是没有回来啊!对于这种问题,我们应该反躬自省一下,如果杨振宁早早就回了国,结果会怎么样?实际上,从1957年到1962年,杨振宁的父亲杨武之曾三次到日内瓦与杨振宁见面。1957年,著名粒子物理学家、杨振宁和李政道在西南联大的老师张文裕赴斯德哥尔摩参加诺贝尔奖颁奖典礼,转达了周总理希望他们回国工作的邀请。杨振宁、李政道听了很感动,表示很感谢国内的关心,现在还年轻,争取在国外工作一段时间,到一定的时候再回去。
1962年5月21日杨振宁在日内瓦机场迎接父亲杨武之和母亲罗孟华
然而到1958年,张文裕在日内瓦的高能物理会议上再次见到二人时,发现反右运动给二人造成很大的思想震动,对回国明显不像一年前那样热情了。此后国内政治运动不断,到文革时更是登峰造极,绝大多数科学家被迫脱离了科研,还有许多被批斗以至迫害致死的。在这种情况下,即使杨振宁回来,能有什么好结果?还有一点别忘了,他的岳父是著名战犯杜聿明,还在功德林里关着呢,如果有人想抓他辫子岂不是一抓一大把?!因此我们应该牢记,如果我们想吸引人才,就应该致力于改善吸引人才的环境,而不是道德绑架。
张文裕与杨振宁
事实上,如果我们真的改善了吸引人才的环境,是会有效果的。2017年,媒体公开报道了杨振宁和图灵奖获得者姚期智已经放弃美国籍、加入中国籍的消息,我写了一篇评论《杨振宁、姚期智恢复中国国籍,不亦宜乎》。从1964年加入美国籍到2015年恢复中国籍,这场横跨半个世纪的活剧说明一个朴素的道理:要自强,而不是道德绑架别人。对于个人和对于国家,都是如此。不自强,原本属于你的会离你而去。自强不息,已经离开你的也会归来。有多少爱可以重来,有多少人值得等待……正如姚期智所说:“能做回百分之百的中国人,我觉得万分的欣慰与骄傲!”
姚期智
改革开放之后,中国的科研与教育回到了正轨,杨振宁对国家做出了更多、更大、更直接的贡献。例如促进中国科学界的对外交流、帮助中国培养和引进科学人才、传播科学思想和治学经验,每一条都堪称丰碑。有些人说杨振宁是回来养老,殊不知人家即使是养老,对国家的贡献也比这些人大得多!这些愚人真是夏虫不可语冰!2021年,纪念杨振宁虚岁百岁诞辰的时候,潘建伟就写过一篇文章(《我与杨振宁先生交往的若干往事 | 潘建伟》),里面说到:“杨振宁先生对中国科学的影响,不仅在于他自身取得的卓越成就,更在于一种莫大的精神鼓舞。杨振宁先生、李政道先生是首次获得诺贝尔科学奖的华人科学家,向世界证明了中国人同样能够做出顶尖的科学发现,激励着众多年轻学者投身于科学探索之中。一路走来,我自己从事的研究工作也一直得到杨先生的有益指引。”
潘建伟和杨振宁在“墨子号”量子科学实验卫星载荷及手稿资料捐赠仪式然后他介绍了好几项杨振宁对他的指引,包括宏观的道理也包括具体的研究领域。宏观的道理如1992年潘建伟刚本科毕业时,参加了一场科大庆祝杨先生70岁生日的报告会,刚好坐在杨先生的身后。他听了谢希德、葛庭燧等前辈大师的报告,虽然听不太懂,但记住了杨振宁当时的一句话:对于你们年轻人来说,听这样的报告不一定马上就能有所收获,但也许在将来某个时刻,你会发现你以前所听到的会影响你的一生。这句话后来确实给他很大的启发。具体的研究领域如玻色-爱因斯坦凝聚(Bose-Einstein condensation,简称BEC)和冷原子,杨振宁敏锐地指出了它的重要性,引导潘建伟早早就拟定了冷原子量子模拟和量子计算这一长远目标。
杨振宁甚至还帮潘建伟解除了他与他的博士导师、奥地利科学院院长安东·塞林格(Anton Zeilinger)教授之间的一些误会,促进了他们之间的国际合作。因此潘建伟说:“在大多数人看来,杨先生是受众人崇敬的科学大师,但对我而言则更像是一位充满智慧且关爱学生的师长。”还有一点特别好玩的,是杨振宁的“脸盲症”。2004年,潘建伟的团队首次实现了五光子纠缠,我国的量子信息实验研究终于走在了国际前列。杨振宁对此十分感兴趣,请他来介绍量子信息技术。两人在杨振宁的办公室谈了整整一上午,然后杨振宁还意犹未尽地请他到家里吃饭。这次见面时,杨振宁告诉潘建伟,他获得了当年的求是“杰出科学家奖”。过一段时间潘建伟到新疆去领奖,刚好在电梯里遇到了杨振宁,于是很激动地向他问好。结果杨振宁却问:“你是哪个单位的?”潘建伟回答是中国科大的。杨振宁说科大有一个叫潘建伟的工作不错,这回获奖了。潘建伟只得说“我就是潘建伟”。杨振宁听后哈哈一笑,说:“抱歉,我记不清你长什么样子了。”敢情这一上午白聊了!更令人发笑的是,这还不是唯一的一次。后来潘建伟又与杨振宁见过几回面,他仍然没有记住。直到见面的次数多了,才终于记住。潘建伟对此的解释是:其实这并不是由于杨先生年纪大了,我们团队的很多年轻教授包括我自己在内,对一个人的工作记得很清楚,却往往记不清他的长相,这应该是我们都专注于学问本身使然。这让我想起了《列子》里“九方皋相马”的故事(《科学家的脸盲症与“九方皋相马” | 科技袁人》)。秦穆公请九方皋寻找好马,九方皋找了三个月,说在沙丘找到了一匹好马。秦穆公问是什么样的马,九方皋说是一匹黄色的母马。秦穆公派人去取,却发现是一匹黑色的公马。九方皋相马
你说这是为什么?是因为九方皋是个糊涂虫吗?正好相反,是因为他“得其精而忘其粗,在其内而忘其外。见其所见,不见其所不见;视其所视,而遗其所不视。”把马从沙丘取回来后,发现果然是天下少有的千里马。还有一个问题,是网络人士经常叽叽喳喳的,就是杨振宁在原配杜致礼去世后,82岁时跟28岁的翁帆结婚。还有人编一些愚蠢的段子,这些人真是无法形容的愚蠢。其实一句话就足以说清对此的正确态度:成年人的自主自愿结合,任何外人无权干涉。翻翻我国的《婚姻法》,是不是说得清清楚楚?杨振宁与杜致礼的婚纱照
杨振宁与翁帆的婚纱照
如果你一定想表达某种态度,那么唯一合适的态度就是祝福。双方都认为很好,他们的亲属、朋友也都认为很好,那么这有什么不好的?正如《大话西游》里的台词,哪轮得到你这个妖怪来反对?这当然是一件好事。实际上从那以后已经过去了18年,杨振宁的身体和精神状况一直很好,这当然要多谢翁帆的悉心照顾,我们对她应该是感谢与尊敬。
以上这些信息,都是我早已知道的。然而在2021年,我又知道了一个新信息,令我非常感动。这个新信息就是,杨振宁在清华大学、中国物理学会、香港中文大学为庆祝他百岁华诞联合主办的杨先生学术思想研讨会上做了一个演讲,标题是《但愿人长久,千里共同途》。咦,为什么不是“千里共婵娟”?到结尾我才知道,原来“千里共同途”是邓稼先的话,是在他写给杨振宁的信里说的。杨振宁这场百岁华诞演讲的主题就是回忆这位老朋友,讲了一个故事。这个故事我其实早就听过,但这次增加了细节,而这个增加的细节令我热泪盈眶。忽报人间曾伏虎,泪飞顿作倾盆雨。他是在告诉大家,他五十年来一直和这位老朋友走在同一条路上,超越空间,超越时间,超越生死。以下为杨振宁的讲话原文,我可以告诉大家,最感人的就是最后两个字:我是整整五十年以前,1971年第一次访问新中国。那个访问是我人生中非常非常重要的一段,因为使得我对于新中国第一次有了一点认识,而这个认识对于以后50年我的人生轨迹有了非常大的影响。那次访问除了看了住院的父亲以外,我还看见了很多亲戚和朋友,其中最重要的也是我最亲近的朋友就是邓稼先。他1971年给我写的一封信,最近发表在一本书里头,这里头的故事是这样的,中国原子弹爆了以后,美国的报纸很快有种种的消息。其中一项我注意到,说是设计中国原子弹的人物里头有邓稼先。邓稼先是我中学、大学、在美国的知心朋友,我想他跟我的关系不止是学术上的关系,也超过了兄弟的关系,所以对于这个消息我当然非常注意。另外一个消息我也注意到,是美国报纸上说毛主席派了飞机到陕北把美国物理学家寒春接到北京帮助中国制造原子弹。我认识寒春是因为我跟她在芝加哥大学同一个实验室工作了20个月,而且她还要我教她中文。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。因为这个缘故我一直很想知道这个消息是不是对的,很想知道中国的原子弹是不是中国人自己造出来,没有经过外国人的帮忙。所以我在1971年4个礼拜的访问之中就非常想问这些问题,问寒春参加中国的原子弹故事是真的还是假的?可是这是一个敏感的问题,所以我又不敢问。最后在北京几个礼拜后,我要到上海去,从上海再过几天就要飞回美国。在离开北京的时候,也是去飞机场的时候,邓稼先送我。那个时候北京的飞机场很简单,所以他陪我一直走到飞机的楼梯底下。我实在憋不住了,我问他寒春有没有参加中国原子弹的设计?他说他觉得没有,不过他说要跟组织上认证一下然后告诉我。所以那天他就去跟组织接触了,组织告诉他没有外国人参加中国原子弹的制造,除了在最先的时候略微有一些苏联人的帮助,后来基本上是中国人自己做的。他就写了一封信,这封信在第二天派专人到上海,到的时候我在上海大厦,在吃饭的时候信差送来了这封信,这封信现在已经出版在我的一本新书里头。这个信如果仔细看很有意思,因为它除了讲他验证了中国的原子弹基本没有外国人参与,当然没有寒春。这封信后边还有几段显示得很清楚,他在那几个礼拜里跟我见过好多次,他有想跟我说的话说不出来,所以他在信的尾巴上描述了一下他想要跟我讲什么,可是不知道怎么讲。在这个信的最后他这样给了我一个期望,是“但愿人长久”,他把“千里共婵娟”改了一下,变成“千里共同途”,当时我看了信以后没有看懂这句话。“千里共同途”是什么意思呢?我后来想了想,知道这是一个很深的意思。最近这个信发表了以后,仔细看了以后,我觉得今天五十年以后,我可以跟邓稼先说:稼先,我懂你“共同途”的意思,我可以很自信地跟你说,我这以后五十年是符合你“共同途”的瞩望,我相信你也会满意的。再见!
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中国科学院科学传播研究中心副主任
中国科学技术大学科技传播系副主任
中国科学技术大学合肥微尺度物质科学国家研究中心副研究员
科技与战略风云学会会长