最早聽到一點李政道先生對物理世界的感悟,是小時候讀到過一本上世紀80年代翻譯出版的美國理論物理科普書《宇宙密碼》,作者是英年早逝的美國物理學家海因茨·R·帕格爾斯(Pagels.H.R.)。在書中,作者回憶在學生時代和李先生的一次對話。帕格爾斯問李大師,在他來美留學師從原子彈之父費米之前,還是一個未完成本科的年輕中國學子的時候,物理學給他的第一印象是什么?
讓他吃驚的是,對于這樣一個貌似虛無縹緲的話題,李先生毫不猶豫地給出了最清晰的答案:那就是物理原則在宇宙中的普適性。這是第一印象,也是最深刻的思想啟蒙:一個在地球上,在你的起居室中的物理現象,他們背后的物理規律和定理,也必然在遙遠如火星上同樣起支配的作用。這樣的一個領悟,對于一個當年在抗日戰爭戰亂年代缺乏系統教育,在一個偶然的機會才讀到一本中文《普通物理學》的16歲的中學生來說,是一個多么嶄新和有趣的概念。
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當李政道在費米指導下拿到博士學位的時候,在那之前其實是一個典型的“三無”學生,無小學文憑,中學沒畢業,在西南聯大也才讀到2年級。這是因為赴美之前他在中國的求學生活可謂顛沛流離,在上小學二年級的時候恰逢淞滬會戰,日軍轟炸上海,把他們家逼入了租界;幾年后日軍偷襲珍珠港,太平洋戰爭全面爆發,日軍又轟炸租界,16歲的李政道和哥哥被裹挾在難民的隊伍中從上海逃到浙江,再到江西,最后好不容易在貴陽考上了西南聯大,才讀到二年級,由于過于優秀,在吳大猷教授的推薦下加入“國民政府原子能研究委員會”赴美考察深造,終于有機會進入芝加哥大學,在學術上修成正果。這樣曲折的經歷,也許解釋了李先生終生不渝的大中華情節,在中國開放之后他把大量精力投入到中美的物理交流合作,建立中美合作培養物理研究生,并為中國高科技的發展提出建設性意見。
當年,年輕的李政道,在逃難的路上長途跋涉,風餐露宿,饑一頓飽一頓,還不幸得了嚴重瘧疾,在這樣毫無亮色的日子里,還居然能夠浮想翩翩,思路從地球飛到遙遠的火星,去設想那里的物理規律是怎樣支配物質的。這不禁讓我想到公元1665年,歷史上最后一次黑死病在歐洲爆發,席卷了倫敦,十分之一的市民疫亡,劍橋大學停課了,學生全體放假回家,因為沒有網課上,都放羊了,有個貴族公子哥躺在蘋果樹下,一個蘋果掉下來,不管有沒有砸中他的腦袋,反正是掉下來了,也被公子哥看到了,他隨即把疫情的陰霾丟在腦后,聯想到眼前把蘋果吸向地面的這個神秘力量,和億萬里之遙日月星辰之間互動相吸,是一種什么樣的關系。這種不以物喜,不以己悲,處江湖之遠而心系宇宙的胸懷和跳躍性思維,或許只有用“慧根”一個詞才能解釋吧。
類似的慧根式的頓悟,除了牛頓,還有愛因斯坦。帕格爾斯在《宇宙密碼》中提到,愛因斯坦在12歲的時候,也就是現在小孩剛上初中普遍為平面幾何而苦惱的年齡,第一次接觸到了幾何原本。他的讀后感,不同于常人,就是純粹暴力的邏輯推演可以把一個復雜艱深的理論體系建立在幾條簡單不證自明的公理之上。這種震撼不但給年幼的愛因斯坦打開了科學之門,還成為他收獲學術第一桶金的鑰匙:通過假設光速永恒不變這個大前提公理,他演繹出了狹義相對論。
有意思的是,李政道學術人生中最大的成就,弱相互作用中宇稱不守恒,卻好像和他對物理的首次頓悟是背道而馳的。自然界的四大作用力,重力,電磁力,強相互作用和弱相互作用,左右對稱相對應的這個物理特質,就是宇稱,在前三大作用中都是守恒的,而且有大量實驗證據,但是在弱作用中卻并非如此。這一次,讓青年李政道徹底折服的物理規律的普適性,失靈了。
絕大部分人不理解什么是宇稱守恒,筆者不是專業物理,當然也沒能力鳩占鵲巢去科普。但是弱作用貴為四大基本力之一(要知道是麥克斯韋發現了電磁定理,牛頓發現了萬有引力定律,愛因斯坦用廣義相對論證明了重力的本質是質量對空間的扭曲),宇稱又是揭示基本作用力本質最重要的自然變量之一(),所以弱作用宇稱不守恒問題的這個現象屬于宇宙的本源本質問題之一。這就不難理解,在文章發表和吳健雄做的實驗證實之后的僅僅一年,兩位就獲諾貝爾獎了(可惜吳健雄的貢獻被無視)。霍金家喻戶曉的《時間簡史》,從亞里士多德到黑洞理論,一本小冊子縱論物理學宇宙學的歷史上千年,還是要抽出顯著的篇幅來記載這個非凡的發現。
同時,這個物理普適性的例外也是是太出人意料了,所以泡利在知道楊振寧和李政道在研究這個問題的時候曾模仿愛因斯坦做出大膽假設:我不相信上帝是個雞弱的左撇子,I do not believe God is a weak lefthander!(注:弱指弱相互作用,左撇子指宇稱不守恒)。
和愛因斯坦的上帝不玩篩子一樣,他錯了,李政道和楊振寧是對的。
談李,就不能不談楊。
楊振寧和李政道的決裂就和他們合作的成就一樣,廣為人知,成為科學史上無法回避的一筆。
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根據可靠的資料,楊振寧在給他們共同的老師吳大猷先生寫信的時候,在信里面曾經這樣評價過李政道:
“政道是一個極聰明的物理學家,吸收能力強,工作十分努力。可是洞察力與數學能力略遜一籌,所以1962年以后文章雖寫得很多,沒有什么特別重要的成就,沒有大影響”。
楊大師說李大師的數學不行,也就是不如自己,這是不是事實?這顯然不是我們這些外行所能評價的。如果我們敢這樣做,就相當于一個小提琴小學生品頭論足海菲茨和梅紐因兩位大師哪一個技巧更高了,貽笑大方。雖然,如果讓世界所有一流的小提琴大師投票的話,其中一位很可能會以壓倒優勢勝出,但那是另一個層面的問題。
李政道先生自己是怎么說的呢?2007年,在弱作用中的宇稱不守恒獲獎50周年的紀念活動中,諾貝爾獎網站的主編采訪了李老,其中一個問題:“是您在學習物理沒有受過正規的教導,您是怎樣自學相關的數學呢”?
李:“數學比較容易,因為是從條件推出結論,相對來說容易些,物理更難”。
李楊二人在普林斯頓的老板奧本海默在推薦信中如此評價李政道的數學算力:
“他的工作具有優雅、新穎、和清晰的特征,盡管有時候,如果沒有其他辦法來導出所提出物理定律的推論時,他也會進行艱巨的計算項目”。
如果比較一下楊振寧和李政道的成長經歷,也許會明白楊大師所謂何來。楊振寧比李政道大四歲,和李顛沛流離的成長經歷相比,楊振寧從7歲到15歲之間在清華園度過了抗戰爆發前北難得的8年平靜時光,楊先生的父親楊武之是發現和培養了華羅庚的著名中國數學家,時任清華大學數學系主任,平時隨便一個同事聚會恐怕都是當年中國數學菁英的一次集合。在這樣的家學影響之下,楊振寧的數學天分很早就顯示出來并得到父親的指點。而在同樣的年齡,李政道還在單純憑借自己的慧根在咀嚼一本入門的物理教科書。
也許有的讀者讀到楊振寧對李先生的評價略顯不客氣,加上其他一些眾所周知的原因,從而貶楊而尊李,其實這倒大可不必。我們不妨讀一讀李先生在回憶錄中對楊先生的評價:
“楊極端聰明,在數學物理上特別有天賦,他是一個第一流的數學物理學家。1954 年楊和米爾斯(Mills)發表了他們關于同位旋規范場理論的文章 ,這就是著名的“楊-米爾斯方程”的首次問世,它注定要在現代物理學中發揮非常重要的作用。楊振寧具有高度評判能力的頭腦。”
這好像真是不吝溢美之辭。其實李老在這個特定的語境中強調的是,楊是“數學物理學家”,而非“物理學家”,他在科學史上有他的地位,主要在于數學,而非物理。他倆在學術上的發展是術業有專攻,不大好比的。
所謂高手過招,點到為止,大概就是這個意思吧。
那么李先生在1962之后的成就,真的如楊先生所說的“沒有大的影響”嗎,也就是不如楊自己?這也要看從哪個角度來定義成就。一般而言,創立普適方法學工作帶來的引用率,的確會超過對某個具體問題的研究。比如李先生特別稱贊的楊-米爾斯規范場理論,是一個現代物理的重要數學框架,被廣泛認為是諾貝爾獎檔次的貢獻。1979年諾貝爾物理學獎授予了把四大自然力中的電磁力和弱作用統一起來的突破,正是建立在這一數學框架之上的。所以有些內行人所評價的在科學史上影響力上李不如楊,大概就是從這個角度出發的。
為了紀念李楊二老這對中國乃至世界科學史上最耀眼的雙子星座,我在數年前在一個舊書網站了買了一本1952年《物理評論》雜志的合集, 在404 - 409頁是兩位大師首次合作發表的學術論文,而且是一出手就成為該領域內的經典文獻,有點收藏價值(登載楊李的宇稱不守恒諾獎論文1957年合集當然更有收藏價值,可惜價格貴上百倍,我這種貧寒的藏家買不起)。有趣的是,第一篇論文的署名次序是YANG在前,LEE在后(下圖)。
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而同一期的第二篇就變成了LEE前YANG后(下圖)。
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對此,李政道先生的解釋是,楊對他說自己比李大四歲,如果不介意的話能否把名字放在他前面。李很詫異,但是出于對學長的尊重,同意了這個次序,但是在第二篇中說服對方因循了物理論文當時的署名慣例,以英文姓的字母順序,李前楊后。
而楊先生給出了不同的說法。從論文的題目來看,這兩篇文章屬于統計力學領域,而他自己是在這個領域揚名立萬的角色,李則是初入門者,這個合作的研究風格和執筆都是楊的,相當于是大師兄帶領小師弟做課題,所以楊前李后完全也完全符合國際慣例。不管孰是孰非,這個署名之爭給兩人后來的合作蒙上了陰影。
當然兩人最大的爭執就是弱作用中宇稱不守恒的原創思想到底是誰的,這導致了兩人最后的決裂,從1962年之后就斷絕合作,甚至老死不相往來。
對此,兩位都給出了詳盡的答辯,網上隨便一搜就有,是非公斷看官可以自己判斷出判斷。
有一位知名的物理學家和科學史家Abraham Pais,曾寫下權威的愛因斯坦和波爾傳,和楊李都是朋友,有人認為他也許是給這樁公案做出權威判斷的最佳人選,可是他婉拒了,理由竟是對中國的文化傳統理解不夠深,好像兄弟反目文人相輕是中國文化特有的現象一樣,何其謬也。
科學史上這樣一度親密合作后來分道揚鑣的例子中西都有。最近的一對就是2020年因為CRSPR技術而共享諾貝爾獎金的美國和法國女科學家Doudna和Charpentier,這本來也是一段科學佳話,在科學史上經常扮演默默奉獻后被忽略遺忘的悲劇角色的女科學家,這一次真正揚眉吐氣,把對CRSPR做出重大貢獻的其他男性科學家們甩在后面,包攬了這個殊榮。但是這個合作也有悲劇化的趨勢,理由和楊李之爭一模一樣,就是她倆合作中要解決的哪個關鍵性難題:切割DNA的分子手術刀中那個關鍵的組分CAS9,它的功能和機理到底是怎樣的?
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根據傳記作家艾薩克森給CRSPR技術和Doudna所寫的傳記,兩個女科學家在名聲鵲起之后,Doudna在接受媒體采訪的時候,開始有意無意地暗示在合作前自己就對CAS9的功能做出了準確的預測,拉上Charpentier合作好像僅僅是用實驗更嚴格地證明她本來就知道的內容,平等合作成了主從的關系。Charpentier對Doudna大包大攬功績的行為感到難以理解,很快就和對方不聯系了,到她倆共獲諾獎的時候,兩人的工作早就分道揚鑣。
楊振寧先生也有類似的抱怨:“(李說這些話)這些話顯然是要表明,在宇稱不守恒的工作上,李是主要的,我只不過是跟隨的副手”。
李楊兩位在晚年回顧兩人的決裂,不約而同地用了悲劇這個詞。
楊:與李政道分道揚鑣,是我人生里一個重要的悲劇
李:我和楊振寧的分裂,無疑是中華民族的一個很大的悲劇,但它是事實,無法回避。
也許李老的認識更加有宿命感,這是一個不幸的現實,而現實的就是合理的,正如宇稱不守恒的殘缺是物理的現實一樣,兩人的交惡也是正是人性碰撞的必然結果,他們各自作為個性張揚的天才,有自己的個性,原則,和視角,不愿意妥協也不屑于妥協,這無所謂對錯,更沒有善惡。
如今李政道先生已經駕鶴西行,百歲高齡的楊振寧先生也來日無多,這是蓋棺定論的時候嗎?這不是對楊先生的不尊重,而是物理學給生理極限寫下的鐵律,我想作為杰出物理學家的楊先生一定不會埋怨有人在妄議他的百年之后。
楊振寧教授的人生是幸運的,他有一個在清華園度過的穩定童年,打下了一生偉大成就的牢固基礎,并在耄耋之年重歸故里,落葉歸根。他也沒有荒廢命運之神賜給他的幸運,而是用它完完全全地回報給了科學。
而李政道先生的人生更仿佛是所有現代中國人命運的濃縮,有顛沛流離而不舍上下求索的苦難和執著,有辛苦登頂后的輝煌和榮耀,也免不了光環消退后的缺憾和遺失。
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