泰勒察觉到了杨振宁的苦恼和不安杨建邺
泰勒察觉到了杨振宁的苦恼和不安。正好这时,杨振宁注意到泰勒曾经有一个直觉的想法,它与群论和对称性有关系,但是泰勒没有把他的直觉具体地用逻辑分析一步一步地讲清楚。把直觉具体化需要透彻地了解对称性的数学表示。杨振宁对于对称性一直有兴趣而且比较熟悉,所以对泰勒这个直觉的结论颇有兴趣,想知道泰勒的想法是不是有道理。结果他发现泰勒的直觉是对的,但是需要严格的证明。他把他的证明写成一个简单的文稿,泰勒十分欣赏。
1948年春的一天,泰勒到阿里森实验室找杨振宁,他关切地问:“你的实验是不是做得不成功?”
“我认为,你不必坚持一定要写一篇实验论文,你已写了一篇(简单的)理论文稿,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!”
杨振宁听了泰勒十分直率的建议之后,也知道泰勒的建议十分中肯,但心中仍然感到很失望。他一直希望在美国实现自己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,泰勒的建议对杨振宁来说,虽说是意料之中的,但仍然是一个很大的打击。他对泰勒说,请容许他考虑几天再做决定。
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。对于这一人生旅途上的重大转折,杨振宁后来十分幽默地写道:
做了这个决定以后,我如释重负。这是我今天不是一个实验物理学家的道理。有的朋友说这恐怕是实验物理学的幸运。
也许还应该加一句:杨振宁由此轻装上阵,走上了理论物理学之路,正是理论物理学的幸运!
杨振宁接受了泰勒的建议后,就开始专心致志地写《论核反应和符合测量中的角分布》,作为他的博士论文。
文章写好以后只有三页。泰勒告诉杨振宁:“你看,这是一篇好论文,但是,你是否能把它写得长一点呢?譬如,你是否能把它推广到角动量变化为半整数的情形?”
泰勒还建议杨振宁把内容推广一下。因为杨振宁研究的还只是运动速度很小的情况,如果在有电子运动参与的情况下,就应该考虑相对论效应。
过几天杨振宁再次在泰勒面前拿出论文的时候,论文有七页,把半整数角动量的情形包括在内。泰勒看见论文还是不尽如人意,不由“非常粗鲁地”对杨振宁说:“你应该把论证写得更清楚详细些。”后来泰勒曾经后悔地说:“其实,我不该这样说,因为论文已写得足够清楚了。”
经过一些争论之后,杨振宁无奈地走了。过了很长时间,大约有10天,杨振宁带回了一篇有十页的博士论文。这时泰勒知道自己碰上了一个“惜墨如金”的家伙。他不再坚持。
事后泰勒赞扬地说:“我要说,在随后发表的论文中,杨振宁保持了每一页都浓缩着许多思想的这种风格。如果他写一篇长点的论文,那只是因为他有更多的东西要说。”
1948年6月,杨振宁终于顺利通过了博士论文答辩,获得了芝加哥大学物理系哲学博士学位。20年前,他的父亲杨武之也是在这所大学获得的博士学位。人生中的一些巧遇,常常让人觉得有一些神秘而不可思议!
关于这篇博士论文还有三点值得谈一谈。
一是论文的写作背景。当时有一个谜团困扰许多研究β衰变的学者:β-Y关联(correlation)的计算往往是大算一阵子之后,发现许多项都互相消去,结果非常简单。乌伦贝克和他的学生法尔科夫(Falkoff)就被此谜团困扰。在论文的导言里,杨振宁写道:
在计算核反应角动量分布和涉及β和γ衰变过程中角关联时,常常在繁杂劳累的计算以后,很多项都消掉了。这种事一再发生就使得人们猜想,在这些反应中有某些独立的、普遍性的原因在起作用。这篇文章将证实这一猜想是合理的。事实上,在各种情况下的角分布的统一公式在本文推出的定理中可以直接得到。
杨振宁并没有像很多人那样去大事计算,而是在想:“为什么会有那么多项相消?”想的结果是“对称性原理”是多项相消的内在原因。杨振宁正是在推广此原因的基础上,完成了他的博士论文。
二是该文在《物理评论》发表后,文章中推出的定理立刻引起核物理学界的广泛注意。20世纪50年代最有名的著作《理论核物理学》就多处引用过文中的定理。
三是后来杨振宁对他的博士论文说过下面一段话:
对称性是20世纪物理学的一个中心观念。我的这篇1948年的博士论文,后来的杨-米尔斯、宇称不守恒、1974年的规范场积分形式等工作,都是关于对称性的工作,其中尤以杨-米尔斯的规范场理论为极重要。


