杨振宁为何跟费米的关系更加密切?杨建邺
杨振宁在1948年6月获得芝加哥大学哲学博士学位以后,在安娜堡的密歇根大学度过了那一年的夏天,那时施温格和戴森都在那里讲学,讲的都是当时最热门的量子电动力学重整化的问题。秋后,他回到芝加哥大学,被聘为物理系的讲师,任务是教一门课。在这期间他继续做核物理和场论方面的研究。这时杨振宁有了一间小小的办公室,于是当时还是学生的罗森布鲁斯和李政道就常常挤到小屋里海阔天空地讨论他们感兴趣的问题。罗森布鲁斯与杨振宁合作研究μ衰变及β捕获,发现这些相互作用与β衰变具有非常相似的强度。结果他们与李政道一起合写了一篇文章《介子与核子和轻粒子的相互作用》。这是杨振宁和李政道的第一次合作。在这篇文章的注释中,杨振宁写道:
李政道1946年秋到芝加哥大学当研究生。我俩早些时候在中国或许见过面,然而,只是到了芝加哥才真正彼此认识。我发现,他才华出众,刻苦用功。我们相处得颇投机,很快就成了好朋友。
关于μ衰变和β捕获的论文,基本上是在12月中旬假期开始之前完成的。罗森布鲁斯和我搭乘长途汽车去纽约市。我对这次旅行印象很深,途中由于大雪,我们在匹兹堡被困阻了好几个钟头。车上,我从报纸得悉,中国共产党的军队包围了北京和天津。1949年正月回到芝加哥后,费米劝我们把研究结果写成短文发表,这就是这篇文章的由来。除我们三人之外,另外还有几组人也曾独立地探讨过同样的问题。通过这些研究,人们逐步认识到自然界存在四种相互作用,并且还认识到,在弱相互作用中存在某种普适性。
由于杨振宁在芝加哥大学中途改变了选择,所以人们常常弄不清杨振宁在芝加哥大学的导师是谁,有人说是费米,有人说是泰勒,到底是谁呢?复旦大学物理系倪光炯教授曾经在1982年问过杨振宁:“您在芝加哥大学做研究生时,好像关于您的advisor(导师)有两种说法:一个说法是费米,一个说法是泰勒,我想这都太过于简化了,是否请您谈谈他们两位对您都有什么影响?”杨振宁回答说:“泰勒和费米在芝加哥对我的影响都是很大的。”
杨振宁跟着泰勒做了一些理论研究工作,泰勒成了杨振宁的博士论文导师;但是杨振宁在芝加哥大学期间,尤其是获得博士学位留在芝加哥大学做讲师的一年时间里(1948年到1949年),他跟费米的关系更加密切,因为他们两人的办公室离得很近,经常一起讨论问题。前面也提到过,1949年夏天,他们两人还合作写了一篇名为《介子是基本粒子吗?》的文章。许多年以后杨振宁在《论文选集》里选入了这篇论文,在附记中,杨振宁写道:
这是我同费米合写过的唯一一篇论文。他写作的方式很有趣。如果某处地方要修改,他就把那部分剪掉,粘贴上新改好的部分。这样,有些页便变成了长长的纸卷。他一旦决定了如何遣词造句,就不轻易改变主意。我的习惯则迥然不同。在用词上我喜欢改来改去,直到今天还是依然故我,丝毫未变。
2002年11月12日,杨振宁在台湾的一次演讲中说费米对他“影响极
大”,说“费米的风格和人品值得佩服,恐怕是兼具理论和实验物理专长的最后一人,至今可能无法再见到这样的人”。费米对杨振宁的影响最重要的就是他明白了“物理不是形式化的东西”。杨振宁举了一个精彩的例子:
1930年,[费米]写了一篇文章,是用意大利文写的。1932年,在《现代物理评论》上用英文发表了。他的这篇文章非常直截了当、非常具体地奠定了量子电动力学的基础。不管当时狄拉克、泡利、海森伯写了多少篇文章,他们所做的东西都偏于形式化,所得的结果不具体、不清楚。然而,经过费米的工作,就变得非常具体、非常清楚了。这方面工作的人,比如乌伦贝克就曾经对我讲过,说是在费米的文章出来以前,没有人懂量子电动力学,算来算去都是一些形式化的东西,对于具体的内容并没有理解。费米的文章出来以后,才真正懂了。……这一点不只是表现在刚才所讲的很复杂的量子电动力学上。从简单的到复杂的所有问题,经过费米一处理,都变成非常清楚的了,使得你觉得中学生都可以懂。……我在做学生时,受到费米的影响非常之大。
除了费米,泰勒对杨振宁也有很大的影响。泰勒是一位非常有个性的人,他与费米有很相近的地方,也有许多不同之处。相近之处是他们两人都是从现象出发,不是从理论和形式出发。泰勒最突出的特点是见解非常之多,一天之内就会提出好多彼此不同的见解。在洛斯阿拉莫斯的时候,正因为他一天内有几种不同的想法,忽东忽西,任何一个小组如果有了他,就会让人什么事也干不出来,很有可能使研制原子弹的紧急任务受到阻碍。聪明的奥本海默知道泰勒的这个缺点,就让他领导一个小的研究组去研究氢弹,反正氢弹不是当时最紧迫的任务。泰勒也乐不可支,对分派给他的这项工作还颇为得意。没有想到的是,泰勒以后居然真的成为美国的“氢弹之父”,并且为了制不制造氢弹和奥本海默对簿公堂,使自己的名誉大受打击。
在芝加哥大学杨振宁首次接触泰勒时,不免对泰勒的风格感到惊讶,他曾写道:
泰勒和费米不同的地方是,费米讲出来的见解通常对的很多,而泰勒所讲出来的见解多半是不对的,这一点给了我一个非常深的印象。因为按照中国的传统,你要是对某个问题没有完全懂,就不要乱讲话。人们认为乱讲话是不好的,而且乱讲话的人一定是不可靠的。泰勒的见解非常之多,而且总是要讲出来的。不过如果你指出他是错的,他就立刻接受,立刻向正确的方向走。在他的周围,事情发生得多极了,这是一种非常良好的气氛。所以,他可以有许多研究生。
泰勒后来的一个助手霍夫曼也有相同的看法,他说:“在如何解决物理问题方面,大家都能从他身上学到很多很多东西——如何努力地探讨问题,如何透彻地思考问题。他把这个长处无偿地贡献给了各国的物理学家……他常常坦率地对人们说出自己的看法;要是有人不同意他的意见,他也能听取他们对那个问题的想法。”
泰勒的想象力丰富,物理直觉能力极强,注重科学精神而不大注意细节。他的终生好友维格纳说,泰勒是“我认识的人中最富有想象力的。……我认识爱因斯坦,因此我这么说是很有分量的”。
想象力丰富当然与非同一般的直觉能力有关系,与杨振宁同为芝加哥大学研究生的戈德伯格说:“泰勒是一个极聪明的人,有很强的物理直觉能力。……他在向别人解释自己的直觉时经常遇到困难。我记得,在讨论会上往往总是他先说一通。他讲完后,费米就站起来作补充说:‘泰勒想要表达的意思是这样的……'”
泰勒研究物理和讲授物理,都是从物理现象和物理事实出发,而不是从理论到理论,从书本到书本,这样物理学研究才永远显示出朝气蓬勃的活力。这一点对于从中国来的杨振宁来说是很受启发的。1984年杨振宁对中国访问学者和留学生的谈话中,特别提到这一启发性的体会。他说:
[我于]1945年来到美国芝加哥大学物理系。我很快就发现这里学物理的空气与西南联大不一样。西南联大课教得都比较认真,包含的方向很广,常常比较深入而详细。美国教授主要做研究工作,上课不大认真。但很快我发现他们有很多好处,最大的好处是和实际问题比较接近,使我知道哪些问题可以有发展,并且学到一些思想方法。美国学物理的方法与中国学物理的方法不一样。中国学物理的方法是演绎法,先有许多定理,然后进行推演;美国对物理的了解是从现象出发,倒过来的,物理定理是从现象归纳出来的,是归纳法。演绎法是学考试的人用的办法;归纳法是做学问的办法。做学问的人从自己的具体工作分析中抽象出定理来,这样所注意的就是那些与现象接近的东西。
杨振宁曾经多次说到,他到芝加哥大学确实学到了很多东西,不仅是一般书本上的知识,更重要的是学到了“方法与方向”。所以他说“我是很幸运的”。
泰勒从来不强调中国学生所习惯的按部就班、不知权变的学习方法,他上课往往把触角伸得很远,而且往往讲不到十分钟就会出错,等他发现以后,马上一个人在黑板上修改,再往下讲,再改,再讲……似乎他是一个人在思考问题、研究问题一样。开始,杨振宁确实不习惯这种完全不同于西南联大的讲课方法,但久而久之,他从泰勒这种“乱中取胜”的讲授方法中,学会了物理学家思考的过程和思考的方法,并从中获益匪浅。泰勒的这种讲授方法,很受杨振宁一类的优秀学生欢迎,但对于成绩平平的学生,听泰勒的课恐怕就会坠人五里雾中,一头雾水了。
泰勒对杨振宁也十分看重,对日后杨振宁的成就更是十分钦佩。十分有趣的是,在1982年为祝贺杨振宁60寿诞而举行的有关“规范场”的讨论会上,这位以前的老师说:“我们有时迷惑地问自己,这位物理学家是怎么想出这样一个概念的。”他还说,为了“规范场”这个概念的提出,“我建议他应该第二次获得诺贝尔奖金”。
泰勒由于想法太多,经常忽东忽西,几乎没有时间去抚育自己创造性的思想,但是我们不能由此说他不是一位伟大的物理学家。
在芝加哥大学,杨振宁还写了一篇“大家认为很好的文章”(杨振宁语)《一个粒子湮灭成两个光子的选择定则》。对于这篇文章,杨振宁写了一篇很重要的注释:
我在芝加哥大学那几年,每周都举行物理系和化学系教师共同参加的讨论会。这种讨论会是非常不正式的,有时并没有预定的报告人。讨论会的论题十分广泛:这周讨论考古学中的碳14测定年代法,下周的论题可能就会变成关于元素起源的推测,等等。由于有费米、泰勒和尤利出席,讨论会总是谈笑风生、气氛活跃,绝对不会出现冷场。1949年的一天,有人在讨论会上提到,发现了π⁰介子湮灭成两个光子的事实。听到这个消息后,泰勒马上争辩说,这一发现表明,π°介子的自旋为零。他的论据太简陋,经不起推敲。过后,我想到了这个问题,第二天便找到了正确的选择定则,其结果就是《一个粒子湮灭成两个光子的选择定则》一文。
……这是我在对称原理方面发表的第二篇论文。
第一篇对称原理方面的论文,应该是他的博士论文。
在芝加哥大学的这段经历,杨振宁体会最深刻的是,研究必须是自己发展出来的研究课题。他曾经说:
芝加哥大学的这一段经历使我学会自发地研究东西。自发研究比较容易发展,这是我自己的经验。以后我的研究多半是自发做的。
以后杨振宁在不同场所,一再强调他的这一深刻体会。


