杨振宁:费米深为所有的人所崇敬杨振宁

1/17/2026

2001年,杨振宁先生写了这篇纪念恩利克·费米诞辰100周年的文章《他永远脚踏实地》。

恩利克·费米是20世纪所有伟大的物理学家中最受尊敬和崇拜者之一。他之所以受尊敬和崇拜,是因为他在理论物理和实验物理两方面的贡献,是因为在他领导下的工作为人类发现了强大的新能源,而更重要的是因为他的个性:他永远可靠和可信任;他永远脚踏实地。他的能力极强,却不滥用影响,也不哗众取宠,或巧语贬人。我一直认为他是一个标准的儒家君子。

费米最早在物理学中的兴趣似乎在广义相对论方面。1923年左右他开始深入探讨统计力学中的“吉布斯佯谬”和“绝对熵常数”。然后,正如西格里所写的:

当他读了泡利关于不相容原理的文章后,立即意识到他已掌握了理想气体理论的全部要素。这个理论能在绝对温度零度时满足能斯脱原则,提供低密度高温度极限时绝对熵的正确的萨库尔-特罗德公式。这个理论没有形形色色的任意假设,而这些假设是以前统计力学中求正确的熵值时必须引入的。

这项研究导出了他的第一项不朽的工作,导出了“费米分布”“费米球”“费米液体”“费米子”等概念。

按照费米研究风格的特点,在做出了这个理论方面的贡献以后,接着他就把此理论用到重原子的结构,导出了现在通称的托马斯-费米方法。对于这个方法中的微分方程,费米用一个小而原始的手持计算器求出了其数值解。此项计算也许花了他一个星期。马约拉纳是一位计算速度极快而又不轻信人言的人。他决定来验证费米的结果。他把方程式转换为里卡蒂方程再求其数值解。所得结果和费米得到的完全符合。

费米喜欢用计算器。不论是小的还是大的计算器他都喜欢用。我们这些在芝加哥的研究生们都看到了他这个特点,而且都很信服。显然在事业的早期,他就已爱上了计算器。这个爱好一直延续到他的晚年。

费米下一个主要贡献是在量子电动力学方面,他成功地排除了纵向场,得到了库仑相互作用。1946—1954年间在芝加哥的学生们都知道他对这个工作极为自豪(可是在今天,六十五岁以下的理论物理学家似乎已经很少有人知道费米的这一贡献了)。这一工作又是极有费米风格的:他看穿了复杂的形式场论,看到了其基本内涵——谐振子的集合,进而化问题为一个简单的薛定谔式方程。这项工作1929年4月他第一次在巴黎提出,1930年夏在安娜堡有名的夏季研讨会中再次提出来。50年代后期,乌伦贝克曾告诉我,在费米的这项工作以前,没有人真正了解量子电动力学。这个工作使得费米成为世界上少数几个顶尖的场论物理学家之一。

现在我跳过费米1920年在超精细结构理论中绝妙的工作来讲他的β衰变理论。按照西格里的讲法,费米终其一生都认为这个理论是他在理论物理学中最重要的贡献。我曾读过西格里在这方面的评论,但是感到迷惑不解。70年代的一天,我和维格纳在洛克菲勒大学咖啡室中曾有过下面一段谈话:

杨振宁:你认为费米在理论物理中最重要的贡献是什么?

维格纳:β衰变理论。

杨振宁:怎么会呢?它已被更基本的概念所取代。当然,他的β衰变理论是很重要的贡献,它支配了整个领域四十多年。它把当时无法了解的部分置之一旁,而专注于当时能计算的部分。结果是美妙的,并且和实验结果相符。可是它不是永恒的。相反,费米分布才是永恒的。

维格纳:不然,不然,你不了解它在当时的影响。冯·诺伊曼和我以及其他人曾经对β衰变探讨过很长时间,我们就是不知道在原子核中怎么会产生一个电子出来。

杨振宁:不是费米用了二次量子化的Ψ后大家才知道怎么做的吗?

维格纳:是的。

杨振宁:可是是你和约当首先发明二次量子化的Ψ。

维格纳:对的,对的,可是我们从来没有想到过它能用在现实的物理理论里。

我不拟再继续讲费米此后的贡献,也不拟讲他和学生们的关系。后者,我在以前已经写过。我只讲两个关于费米的故事。

琼·希顿(寒春)是第二次世界大战中费米在洛斯阿拉莫斯的助手之一,战后成为芝加哥大学的研究生。当我1946年后期开始为萨姆·阿立松工作时她也在这个实验室当研究生。1948年春她去了中国,和她的男朋友欧文·恩斯特(阳早)结婚,并定居中国,从事农业(她的经历是一个应该写下来的很有意思的故事。我希望她能很快做这件事)。1971年夏我第一次访问新中国,这是在尼克松访问中国之前半年。我偶然在昔阳县大寨的招待所中遇到了她。大寨是当时农业公社的一个模范典型。我们当然又惊又喜,共同回忆了在芝加哥的那些日子:我在实验室里是怎样的笨拙;我是怎样在无意中几乎使她受到致命的电击;我怎样教了她几句中文;我怎样借了一部汽车开车送她去拉萨拉车站,开始她去中国的漫长的旅程,等等。她问我还记不记得在她离开前费米夫妇为她举行的告别会,这我记得。她又问我记不记得那天晚上他们送她的照相机,这我不记得了。然后她说在告别会前几天,她觉得应该告诉费米她打算去中国大陆。考虑几天以后她终于告诉了费米。费米说什么呢?“他没有反对,对此我永生感激。”我知道她的这句话的分量,回到石溪后我立刻给在芝加哥的费米夫人打了电话,告诉她我在大寨遇到琼的全部过程。几年以后,琼自己到了芝加哥,有机会访问了费米夫人和她的女儿乃拉·费米。

【注:寒春(1921-2010),原名Joan Hinton,是图灵奖和诺贝尔奖得主杰弗里辛顿(Geoffrey Hinton)的姑姑,美国核物理学家。她曾就读于本宁顿大学、威斯康星大学,获物理学博士学位,后参与曼哈顿计划,成为首位参加核武器制造的女科学家。但因良心谴责,她于 1948 年来到中国延安,与阳早结婚。此后,二人在中国从事农业机械化和养牛工作,研发、改进奶牛青饲料铡草机,还主持多项科研项目。寒春为中国畜牧业发展与机械化及人才培训作出突出贡献,2004 年成为首位获得中国绿卡的外国人。】

现在引述我的《选集》(1983)第48页中的一段话作为结束:

不论是作为一位物理学家还是作为一个人,费米深为所有的人所崇敬。我相信,他之所以使人肃然起敬是因为他是一个扎实的人。他的所有表现无不散发出他的这种品格的魅力。50年代早期,美国原子能委员会极重要的顾问委员会的主席奥本海默告诉我,他曾试图劝说费米在任期期满后继续留在顾问委员会中。费米不愿意。奥本海默坚持。最后费米说道:“你知道,我不相信我自己在这些政治问题方面的见解总是正确的。”

在六十四岁的一次演讲中,杨振宁先生回忆费米:

1948年我在芝加哥大学得了博士学位(注:这一年6月份博士毕业,杨先生26岁,用了两年半拿到博士学位)之后,当了一年教员。1949年春天,奥本海默(1904-1967)来演讲。当时在美国,奥本海默是众所周知的物理学家,因为他成功地主持了战时原子弹的研制工作。那时正是量子电动力学中重整化问题的研究处在高峰时期。在芝加哥大学,费米和温采尔、泰勒(1908-2003)等几位教授对这一问题非常感兴趣,但是他们还没有细致地做这方面的工作。奥本海默那时主持普林斯顿高等研究院,那里有很多年轻人(包括戴森等)在做这一工作。听完奥本海默的演讲之后,我觉得我应该到那里去。于是我去找费米,也找了泰勒,请他们介绍我去高等研究院。他们两位很赞同,因为那里有很多年轻人,经常有很多新问题讨论。奥本海默回了信,接受我去高等研究院。这时,费米对我说,他很高兴我去那里,可是又说,那个地方不是久留之地,因为那个地方像是一所修道院,是为培养传教士的。这种观点清楚地表示出了费米的物理学的精神,它也确实是我们做学生时平常与他接触所得到的最深刻的印象。

费米对于“什么是物理,什么不是物理”有一个很清楚的价值观念。他认为太多形式化的东西不是不可能出物理,只是出物理的可能性常常很小,因为它有闭门造车的危险。而跟实际接触的物理才是能够长期站得住脚的物理。我后来对于物理的价值观念深深受到了费米的影响。这里,我们不妨做一个比喻。物理学的发展,可以比作研究一张非常大的画。对这张画首先要有近距离的了解,因为它画得非常精细,你在每一个不同的地方都可以发现非常奥妙的结构。这个近距离的了解非常必要,如果没有这种了解,就不可能理解物理学的真正的精神。但是,如果一个人只做近距离的了解,他便不能得到最大的成就。把这许许多多近距离的了解加起来还不够,还需要有宏观的了解,为此就需要有能力走远了去看。这时,你会发现一个大的结构。对于一个物理学家,最希望他能做的是,既要对大的结构有了解,又要对细致的结构有了解。只有把这两者结合起来,才能够真正吸取自然界物理现象基本规律的精髓,也才能真正有贡献。费米就是这样一个两方面都做到的人。

费米还认为,物理学发展的方向必须要从近距离的了解开始,才能得到大的规律。当然,也许有人要问,爱因斯坦发现广义相对论时,是不是用非常大的原则来做的呢?我想,回答是这样的:不错,他发现广义相对论是用大的原则来做的,表面上看起来,不是从具体开始的。不过,你如果再仔细地想一想,他取了哪些原则,他为什么抓住了那些原则,以及他怎样运用这些原则来写出广义相对论的,你就会了解,他的那些原则还是由他从近距离所看到的那些规律归纳出来的。换句话说,爱因斯坦吸取的过程,仍然是从近距离变成远距离,然后从远距离得到规则再回到近距离来。

总而言之,我认为,一个完全只想从远距离的规律来向物理学进军的人是极难成功的,或者说,几乎是史无前例的。费米对这一点的认识最为清楚。你去听他的课也会有同样的感觉。他所讲的总是从实际现象开始,用最简单的方法描述出来。你仔细地琢磨就会发现,有时候有非常重要的大的规律在里面,而这个规律却永远不是他开始的地方。

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