諾獎之後，楊振寧還做了什麽？

2024-09-06科學

對物理學來說，20世紀是一個充滿光輝與奇跡的時代。在中國，這個世紀同樣見證了近代物理學的誕生和一代又一代傑出物理學大師的崛起。這些物理學家們不僅在學術上披荊斬棘，開創了物理學的新天地，更在教育和科研機構的建設上傾註心血，播下了未來發展的種子。

為了向20世紀中國物理學界的這些巨匠致敬，墨子沙龍特別開設了「物理繁星閃耀時」專欄。我們願以平實的筆觸，讓這些物理學家們的成就和故事得以廣泛傳播，讓更多人理解與支持物理學家的工作。

撰文 | 郭慶

1957年2月2日，美國物理學會天文物理會場人聲鼎沸，擁擠的人除了沒有爬上吊燈之外塞滿了會場的任何一處角落。但神奇的是，沒有一個人在聽台上的報告，因為大家都聽說，下一場是吳健雄與楊振寧等人關於宇稱不守恒的報告。

這是1957年初宇稱不守恒被證明之後物理學界熱鬧場面的縮影。這種熱鬧在楊振寧與李政道獲得諾貝爾獎之後達到了高峰。科學界有一個廣為流傳的觀點，即科學家在獲得諾貝爾獎之後，其創造力往往會有所下降。然而，對於楊振寧而言，這樣的擔憂似乎是多余的。

1957年，楊振寧接受諾貝爾獎

對稱性：從破壞到統一

宇稱不守恒是楊振寧研究生涯中的核心工作，它深植於他所構建的對稱性理論體系之中。楊振寧的研究領域廣泛，但始終貫穿著對物理學極致之美的追求。楊振寧對對稱性的興趣源自於本科時期導師吳大猷的課題指導，以及父親楊武之在群論方面的啟蒙。1948年，楊振寧透過一篇對稱性文章獲得博士學位。到了1950年，楊振寧已經成為這一領域的佼佼者。

宇稱不守恒也是對稱性的問題之一。【屍子】雲：「上下四方曰宇，往古來今曰宙」。所謂「宇」就是空間，「稱」便是對稱。宇稱不守恒便是粒子在空間上的不對稱，這讓包立等人覺得物理學的基礎都動搖了。寫完宇稱不守恒的論文之後，1957年初，楊振寧與李政道以及Reinhard Oehme還做了一篇關於C （電荷共軛）與P （宇稱）各自不守恒的論文，這影響了後來CP不守恒的發現。宇稱不守恒被發現之後，物理學界都期望保留住更多的對稱，其中最重要的就是CP守恒，但沒想到在1964年，CP不守恒也被發現了。CP不守恒引起了許多人的胡亂猜測，楊振寧與吳大峻合作，建立了分析此類物理現象的理論框架。

楊振寧在普林斯頓，宇稱不守恒與楊-米爾斯場都在普林斯頓工作期間被發現

深諳對稱之美的楊振寧斷然不會一直做著破壞對稱的事情，建立物理規律的對稱之美才是他一直想做的事情，這便是大名鼎鼎的楊-米爾斯場理論。1954年，鑒於當時新發現的粒子太多，楊振寧想要透過一個統一的理論描述它們之間的交互作用。一開始這一理論僅僅被視為一個數學模型。60-70年代，隨著其他學者將一些新概念的引入，弱力與電磁力透過這一理論得到統一，強力也采用這一理論進行描述。這些工作最終發展出一個名為標準模型的理論框架，人類借此可以描述除重力之外所有的物理現象。楊-米爾斯場論的核心思想是對稱決定交互作用，即指定一種交互作用對稱性就會知道涉及到多少種粒子，後來對撞機新發現的粒子果真都在這一模型中。楊振寧稱此為他一生中最重要的工作，當然也催生了眾多諾貝爾獎。

楊-米爾斯場論還將數學與物理的關系推到一個全新的高度。這源於楊振寧在70年代的一些工作，特別是在1975年，楊振寧在一篇論文中給出了物理學中的場論與數學中纖維叢理論概念對照的「字典」。數學和物理的關系由此大大加深。以至於從1982年到1998年的數學屆最高獎費爾茲獎中，多個獎項與楊振寧的工作有關。這其實一部份屬於楊-米爾斯場，另外一部份屬於楊—巴克斯特方程式。

楊振寧與數學家陳省身關系也極好，曾賦詩：千古寸心事，歐高黎嘉陳。

楊—巴克斯特方程式是楊振寧在統計力學領域的工作。統計力學也是楊振寧的重要研究領域，其可以追溯到楊振寧在西南聯大讀碩士時王竹溪先生的指導。1952年，楊振寧就憑借其在統計力學方面的工作引起愛因史坦的興趣。到了60年代，超導與超流方面的工作讓楊振寧嘗試刻畫出超導超流本質，這最終催生出楊—巴克斯特方程式。這一方程式在超導、量子霍爾效應以及冷原子等方面有著充分套用。楊—巴克斯特方程式雖然屬於統計力學，但仍然充滿著對稱的美，數學上有種編辮子的群便與其有著重要的關系。

楊—巴克斯特方程式圖示與辮群

楊振寧的工作遠不止此，楊振寧一生大約發表了300篇論文，其中1958年之前的論文僅占到他發文量的20%。2012年，90歲楊振寧收到了一件黑色大理石立方體，四面刻著他在統計力學、凝聚態物理、粒子物理、場論等物理學4個領域的13項重要貢獻。在一些學者的眼中，這些成就都可以得到諾貝爾獎。

上印有「文章千古事得失寸心知」

除了物理學之外，楊振寧還特別喜歡科學史的工作，特別對熟悉物理學家的回憶、對物理學發展史的回顧以及將中國文化傳統與西方科學傳統做比較等方面感興趣。他認為這能有助於研究成果在世界範圍內得到公正評價，特別是對於中國科學家做的工作。而這種想法，則與他學術之外的許多工作有關。

從石溪到清華

1966年是楊振寧生命中的一個轉折點，這一年他離開普林斯頓前往石溪工作。他曾因妻子杜致禮的緣故選擇留在普林斯頓高等研究院。然而在1964年，他們夫婦倆一同成為了美國公民，這一身份的轉變讓他內心經歷了深刻的掙紮。1965年，當歐本海默表達出希望他能繼任普林斯頓高等研究院院長的意願時，楊振寧感到了明顯的猶豫和抗拒。與此同時，紐約州立大學石溪分校計劃建立一個理論物理研究所並由楊振寧來擔任所長。考慮之後，楊振寧前往石溪就職。這一搬家至石溪得到了妻子的支持，重要原因便是他們曾在石溪邂逅美麗的日落，這擊中了楊振寧的浪漫情懷，也暫時撫平了當時掙紮的心。

普林斯頓高等研究院

從普林斯頓到石溪，楊振寧可以帶一些研究生，但是楊振寧像他的偶像狄拉克一樣，不是擅長可能也不是很樂於帶學生。在石溪的33年中，他只有十幾個學生。他認為自己不太喜歡做熱門主流的題目，也覺得自己沒有什麽好題目可以給學生做。對於招進來的學生，他會非常照顧，並慷慨地給予許多時間。對每個學生的特征與愛好，楊振寧都能娓娓道來。這種關愛體現在很多細節中：趙午本來對高能物理非常感興趣，但楊振寧卻在他畢業時勸他轉入一個僧少粥多利於發展的領域，後來趙午果然在這一領域大放異彩。2018年，愛徒張首晟在美身亡，楊振寧悲痛又克制地撰文悼念：「張首晟是第一流的物理學家」。（編註：張首晟教授的博士導師並非楊振寧先生，但他們有很多師生般的交往。）

石溪以楊振寧命名的宿舍樓

楊振寧首先帶給石溪的禮物便是1967年楊-巴克斯特方程式的發現。鑒於楊振寧的影響力，狄拉克、施溫格、費曼等物理學家經常來石溪講座，成為石溪的一大盛事。對於理論物理研究所的成立，楊振寧采取了非常嚴格的標準，使得研究所有非常濃郁的氣氛。但是楊振寧又不想讓研究所成為自己的獨立王國，因此他讓研究所盡量成為物理系的一部份，與其他教師們一起承擔教學工作。這些工作都讓石溪物理研究所與其他研究單位的風格截然不同，頗為活躍又鮮有近親繁殖。1999年，在楊振寧的退休晚宴上，石溪的理論物理研究所改名為楊振寧理論物理研究所。

1999年楊振寧的退休儀式

早在1997年，楊振寧就受聘成為清華大學名譽教授，到了2003年，楊振寧正式回到清華大學任全職教授。小時候的楊振寧隨父親在清華園中生活了八年，如今又回到清華，他形容自己的人生是畫了一個圓。回到清華的楊振寧最重要的任務是幫助清華建設一流理科，這一任務的載體是清華大學高等研究中心（後為高等研究院）。

楊振寧對高等研究院最核心的要求是確保學術品質，而這需要吸引頂尖人才。然而，當時研究院面臨資金短缺的問題。為了吸引這些高端人才，楊振寧慷慨解囊，甚至動用自己的積蓄和房產來支持研究院的發展，這為全職引進如王小雲、姚期智等傑出人才創造了條件。至今，楊振寧已為清華大學高等研究院累計籌集了高達1億元人民幣的資金。

楊振寧與多位科學家共謀高等研究中心建設

2002年，楊振寧與沈元壤、沈誌勛、沈平組成評估委員會，對清華物理學科進行評估，最後形成了一份極為尖銳的報告，並給出了綱領性的意見，包括實驗科研亟待加強、同意凝聚態為優勢學科以及創造以教學為榮的環境。作為示範，2004年，楊振寧受邀為大一本科生講授【普通物理】，以扭轉當時知名教授不教書的風氣。除此之外，楊振寧仍然參與到科研開發中，僅在2008-2010年間，楊振寧就在期刊上發表了十余篇文章，推動清華冷原子研究的發展。

楊振寧為清華本科生上課，至今仍可在網上找到視訊

在楊振寧等人的努力下，清華物理學科的取得了很快的發展。2013年，薛其坤研究組實驗發現了量子反常霍爾效應。曾任清華大學物理系主任的朱邦芬認為，這與楊振寧長期推進人才引進與支持凝聚態才有的成果。前校長王大中的話更為直接：「清華物理系有今天的成就，楊教授功不可沒。」

千裏共同途

1971年，當在報紙上看到美國解除對中國旅行的禁令後，楊振寧當機立斷回國，最終輾轉四天從巴黎飛回中國，成為解禁後歸國華裔科學家第一人。自此之後，楊振寧每年都至少要回一次中國。回國後，楊振寧第一個想見到的便是自己的老同學鄧稼先，希望他能打破中國原子彈有外國人參與的謠言。得到確定的答案後，楊振寧一時熱淚盈眶，不得不去洗手間整容。

楊振寧在法國拿到的簽證

回到美國後，楊振寧對中國的情形做了很多報告。這些報告極大改觀了美國人特別是科學家對中國的印象。也是在1971年，接觸到保釣運動的楊振寧還成為了海外保釣運動的精神領袖，並在美國參議院為釣魚臺問題作證，對影響美國的釣魚臺政策走向發揮了重要作用。楊振寧的行為也遭受了一些人的人身攻擊與恐嚇，以至於有段時間特別要家人小心，不敢拆不明的郵報。

即使受到阻力與威脅，1972年第二次從中國回來的楊振寧已經打定了主意，他認為自己有責任幫助中美之間建立一座了解和友誼的橋梁，也幫助中國在科技方面的發展。橋梁首先從自己所在的石溪建立起，如在1971年，趙午來到石溪不久，楊振寧正準備對全校就新中國作一場大報告，包括趙午在內的所有學生都去聽了演講。1974年，石溪大學校長托爾率領美國物理學家存取中國。1978年，托爾成為馬里蘭大學校長，在楊振寧的影響下，馬里蘭州成為全美第一個與中國一個省簽訂協定的州。1980年，楊振寧在石溪成立了與中國教育交流委員會，幫助更多的人來到石溪存取交流。

1977年，鑒於楊振寧的影響，楊振寧受邀成為全美華人協會會長。楊振寧本身不善於行政事務，況且協會內部的派系與利害關系又遠超以往的學術圈，但楊振寧依舊組織和規劃了許多活動。這一組織對於推動中美建交起到了很大作用，1979年鄧小平訪美時，楊振寧便代表致歡迎詞。

1979年1月30日，鄧小平胡夫人卓琳出席由美中人民友好協會、全美華人和旅美華僑在華盛頓希爾頓飯店聯合舉行的招待會，鄧小平右手邊即為楊振寧。

8、90年代，香港許多人對於香港的未來表示擔憂。1986年，為了加強香港與大陸的聯系，楊振寧接收香港中文大學的聘請成為「博文講座教授」。回歸之前香港中文大學一直要授予楊振寧名譽博士學位，然而等到1997年楊振寧才同意這件事，原因在於接收儀式需要在校監面前鞠躬而且被敲一下，回歸後，校監從英國人變成中國人了。

在中國科技發展方面，楊振寧也有許多建議。改革開放初，楊振寧認為新增的科技發展經費應該用到套用層面，將已有的科技成果用來轉化成經濟效益。到了經濟狀況好轉後，他支持X射線自由電子雷射器、散裂中子源等大科學裝置的建設。除此之外，楊振寧幫助設立了邵逸夫獎、何梁何利獎、求是獎等科學基金。1996年，求是基金會率先為屠呦呦等人頒發集體成就獎，邵逸夫獎如今也成為一項聲譽卓著的大獎。