诺贝尔奖坛上的华裔科学家:杨振宁和李政道的故事(txt+pdf+epub+mobi电子书下载)


发布时间:2020-06-04 20:08:48

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作者:管学成,赵骥民

出版社:吉林科学技术出版社

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诺贝尔奖坛上的华裔科学家:杨振宁和李政道的故事

诺贝尔奖坛上的华裔科学家:杨振宁和李政道的故事试读:

序言

十一届全国人大副委员长、中国科学院前院长、两院院士

放眼21世纪,科学技术将以无法想象的速度迅猛发展,知识经济将全面崛起,国际竞争与合作将出现前所未有的激烈和广泛局面。在严峻的挑战面前,中华民族靠什么屹立于世界民族之林?靠人才,靠德、智、体、能、美全面发展的一代新人。今天的中小学生届时将要肩负起民族强盛的历史使命。为此,我们的知识界、出版界都应责无旁贷地多为他们提供丰富的精神养料。现在,一套大型的向广大青少年传播世界科学技术史知识的科普读物《世界五千年科技故事丛书》出版面世了。

由中国科学院自然科学研究所、清华大学科技史暨古文献研究所、中国中医研究院医史文献研究所和温州师范学院、吉林省科普作家协会的同志们共同撰写的这套丛书,以世界五千年科学技术史为经,以各时代杰出的科技精英的科技创新活动作纬,勾画了世界科技发展的生动图景。作者着力于科学性与可读性相结合,思想性与趣味性相结合,历史性与时代性相结合,通过故事来讲述科学发现的真实历史条件和科学工作的艰苦性。本书中介绍了科学家们独立思考、敢于怀疑、勇于创新、百折不挠、求真务实的科学精神和他们在工作生活中宝贵的协作、友爱、宽容的人文精神。使青少年读者从科学家的故事中感受科学大师们的智慧、科学的思维方法和实验方法,受到有益的思想启迪。从有关人类重大科技活动的故事中,引起对人类社会发展重大问题的密切关注,全面地理解科学,树立正确的科学观,在知识经济时代理智地对待科学、对待社会、对待人生。阅读这套丛书是对课本的很好补充,是进行素质教育的理想读物。

读史使人明智。在历史的长河中,中华民族曾经创造了灿烂的科技文明,明代以前我国的科技一直处于世界领先地位,涌现出张衡、张仲景、祖冲之、僧一行、沈括、郭守敬、李时珍、徐光启、宋应星这样一批具有世界影响的科学家,而在近现代,中国具有世界级影响的科学家并不多,与我们这个有着13亿人口的泱泱大国并不相称,与世界先进科技水平相比较,在总体上我国的科技水平还存在着较大差距。当今世界各国都把科学技术视为推动社会发展的巨大动力,把培养科技创新人才当做提高创新能力的战略方针。我国也不失时机地确立了科技兴国战略,确立了全面实施素质教育,提高全民素质,培养适应21世纪需要的创新人才的战略决策。党的十六大又提出要形成全民学习、终身学习的学习型社会,形成比较完善的科技和文化创新体系。要全面建设小康社会,加快推进社会主义现代化建设,我们需要一代具有创新精神的人才,需要更多更伟大的科学家和工程技术人才。我真诚地希望这套丛书能激发青少年爱祖国、爱科学的热情,树立起献身科技事业的信念,努力拼搏,勇攀高峰,争当新世纪的优秀科技创新人才。

引子

瑞典首都斯德哥尔摩,素有“北方威尼斯”的美称,近一个世纪以来,这座位于波罗的海西岸,梅拉伦湖畔的美丽都市,因“诺贝尔奖”而享誉世界。

诺贝尔奖是以瑞典著名化学家诺贝尔的名字命名的,包括自然科学和人文科学奖项的综合性、国际性大奖。它以诺贝尔当时遗产的主要部分兑为现金(共计920万美元)作为奖励基金,以其利息(每年约20万美元。由于从每年的基金利息中按规定要抽出10%加入基金,还加上一部分没有发出去的奖金也并入基金,因此整个基金数目逐年增多)作为一年一度的奖金。诺贝尔奖从1901年开始授奖,每年12月10日(诺贝尔逝世纪念日)在瑞典斯德哥尔摩音乐大厅(颁发物理学、化学、生理学或医学、文学奖)和挪威的奥斯陆议会大厅(颁发经济及和平奖)分别举行隆重的颁奖仪式。每当这一天,该年度有关奖项的获奖者,一般都来出席这隆重的授奖仪式,接受这享有世界声誉的殊荣,并领取代表这殊荣的奖金、金质奖章和证书。除了在第二次世界大战期间因战争诺贝尔奖授奖工作停顿了若干年外,诺贝尔奖都是每年颁发一次。

在斯德哥尔摩这座世界名城中,最代表智慧和力量的建筑是市中心的蓝色音乐厅,因为一年一度的诺贝尔奖颁发仪式都在这里举行。隆重、庄严而又高贵的仪式,给多少人留下了终生难忘的美好回忆;美丽、庄重而又高雅的授奖大厅,令多少人终生向往!

1957年12月10日,在这庄严而又高贵的大厅里两名年轻的华裔物理学家——31岁的李政道(世界上第二年轻的诺贝尔奖金获得者)和35岁的杨振宁,获得本年度的诺贝尔物理学奖。在这以前,诺贝尔奖从来没有向华裔科学家颁发过。两位地地道道的炎黄子孙——杨振宁和李政道能第一次登上诺贝尔奖坛,作为一个中国人怎能不感到无比自豪!李、杨两人及他们的妻子于12月8日抵达斯德哥尔摩,来参加隆重的授奖仪式,令中国人感到欣慰和自豪的是杨振宁和李政道此次赴斯德哥尔摩,持用的还是当年留学出国时的中国护照。

12月的斯德哥尔摩,已是冰雪皑皑的隆冬季节,可前来领奖的中华骄子却感到心里暖融融的。10日下午4时30分,授奖仪式正式开始,瑞典国王古斯塔夫·阿道尔夫和皇后在音乐声中入场,全场起立表示敬意。紧随其后的是获奖人和将要在仪式上发表演说的科学家。按照诺贝尔委员会以往的次序:物理学、化学、生理学或医学、文学,获物理学奖的杨振宁和李政道走在这群人的最前面,在身着民族盛装的瑞典姑娘的引导下缓缓走进大厅;在《斯德哥尔摩狂欢曲》和热烈的掌声中,登上了神圣的诺贝尔奖坛。

庄严肃穆的奖坛中央,高悬着青松围就的诺贝尔的画像,画像下环抱着郁香的鲜花,表明了世界人民对功绩卓著的科学家的崇敬;大厅舞台的右侧,斜对着观众坐的国王和皇后;舞台的后排,坐着诺贝尔奖金委员会以及瑞典皇家科学院的几位科学家,他们将在这庄重的仪式上发表演说,对各领域获奖的工作进行介绍和评论;再后一个单独的席位是掌管奖金的人位置,看上去他严肃、机警,像守护神一样看护着价值百万美元的诺贝尔奖金;设计独特的诺贝尔金质奖章和印有获奖人姓名、点缀着与获奖内容相关图案的证书,分别摆放在每一份奖金的前面。

获奖者们按照物理学、化学、生理学或医学、文学的既定顺序依次坐在主席台左边,他们一律身着深色礼服、系白色领带,专注而又拘谨地端坐在很高的、刻有雕花靠背的扶手椅上,在他们的前排是芬芳四溢的鲜花;坐在最左边的,是黑头发、黄皮肤的杨振宁和李政道,他们眉清目秀,仪态大方,焕发着青春的朝气,格外引人注目。人们惊叹他们是那样的年轻,在他们充满朝气的脸上散发出青春的光彩,像是最艳丽的科学之葩,簇拥在花丛之间。

会议厅后侧纵深有上百个席位,阶梯起伏,坐满了瑞典皇家科学院和各大学的科学界名人。他们个个庄重肃穆,身穿清一色的黑色燕尾服,露出打着白色领结的雪白衬衫,乘车来会场时还头戴19世纪那种半尺高的大礼帽。妇女们穿着节日的盛装,花枝招展,妩媚动人;男人们则按要求着深色礼服,即使是记者,也必须系白色领带着黑色燕尾服。整个大厅笼罩着欢快、和谐与严肃的气氛。

乐队在二楼围绕着舞台的半圆形平台上,居高临下,奏起了乐曲。那声音仿佛从空中飘来,时而热烈激奋,时而婉转悠扬,令人激情奔放,又令人飘飘欲仙。

激动人心的时刻终于到了,当两位科学家介绍完本年度物理学奖获得者的贡献之后,乐队再次奏起《斯德哥尔摩狂欢曲》,在一片欢腾声中年轻的获奖者李政道和杨振宁走到舞台正中,接受国王授予的获奖证书、奖章和奖金。当杨振宁从国王手中接过纯金铸就,金碧辉煌的诺贝尔奖章时,心情非常激动,禁不住连手都微微颤动。

直径约8cm,设计独特的诺贝尔奖章是那样的令人神往:正面图像的中央,娇美的自然女神亭亭玉立,她的右手怀抱着一个盛满累累果实的硕大号角。在她的左边,站立着充满自信的科学女神,她正在轻轻地揭开自然女神头上的面纱……

这精致美丽的图案,富含哲理,寓意深长;它激励着人们去探索科学的奥秘,它慷慨地把丰收的硕果奉献给经过奋斗揭开自然奥秘的勇士……

两位年轻的中国物理学家——李政道和杨振宁,在诺贝尔奖坛上获得如此崇高的荣誉,震撼了中国,震撼了整个世界。他们同生在中国,长在中国,他们终生忘不了在中国母亲怀抱成长的日日夜夜。

生长在中国母亲的怀抱

杨家的长房长孙

1922年,正是军阀混战的年月。身为北洋军阀政府总理的段祺瑞以参加第一次世界大战为名,向日本政府大量借款,编练军队,迅速扩大了皖系军阀的势力;直系军阀曹锟、吴佩孚,奉系军阀张作霖,为了争夺势力、扩大范围,不断地明争暗斗。连年不断的战争,给中国老百姓带来了无穷的苦难。这一年的农历8月11日,在安徽省合肥县城内西大街四古巷的书香门第杨家宅院里,诞生了一个白白胖胖的男婴。按照家谱“家、邦、克、振”排行,这孩子是杨家“振”字辈长房长孙。

想当初清朝光绪年间,安徽太湖县都司杨家驹任期届满回原籍凤阳府,途经物产富庶、民风淳厚的合肥,流连忘返,落户此地时,仅是几口之家;如今读书的、经商的……杨家已有几十口之众,又迎来了第四代长房长孙的诞生,真可谓家族繁盛,人丁兴旺,杨家上下都乐得闭不上嘴。只是连年军阀混战,给人们心头投下了一块阴云。这亦喜亦忧的心情大约也体现在新生孩子的名字上。人们说孩子的父亲杨克纯(字武之)当时正在安徽省西南部的怀宁(今属安徽省安庆市)的一所中学教书,所以父亲就给他起名“振宁”。他企盼子宁、家宁、国宁。

父亲杨武之是一位刚直不阿、一身正气的教员,同时又是不断进取、勇于开拓的人才。

说他刚直不阿、一身正气,是因为他敢于与不良习气奋争,是不惧报复的严师。1918年,杨武之从北京师范大学毕业以后,受老同学蔡荫桥的聘请,到他中学时的母校——安徽省立二中任教,并担任训育主任。

他不满足现状,进取心很强。1923年振宁刚刚10个月,本来杨家生活优裕,武之又有中学教师这一相当不错的工作,守着妻儿,过平稳日子应该是蛮安逸的。可不断进取的杨武之,却不谋安逸,考取了省官费留学,辞别了妻儿,毅然踏上了充满艰辛的去美国求学之路。临行时,年轻刚毅的杨武之和仅10个月的儿子及娇美的妻子合照了一张照片,正是这张照片,伴他度过了远在大洋彼岸艰苦求学的6年时光。每当长夜不寐,杨武之就拿出这照片,了却他思乡之情。

武之来到美国,第一年在斯坦福大学攻读数学,获学士学位;第二年又就读于著名的芝加哥大学数学系。经过整整6年的艰苦奋斗,杨武之终于学成回国,成为著名学者。

战乱中的童年

杨武之的夫人罗孟华,是位端庄、贤惠、明智而又坚强的女性。她与杨武之早年由双方父母做主结为伉俪,其父罗竹泉是武之姑父刘芷生的好友。武之父母早逝,刘芷生对武之一家多方照顾,武之亦对姑父倍加敬重。

那时军阀混战常常打到合肥来,只要一听到军阀要打来的消息,全城的老百姓就立即四处逃跑:逃到乡下去或躲到医院里,老百姓称之为“跑反”。大家往乡下跑,是认为乡下地阔人少,便于躲藏;躲进医院,是因为当时的医院大多是外国人办的,躲里面相对比较安全。可是到处是子弹横飞,许多“跑反”的人往往还没跑到地方,就饮弹身亡了。老百姓终日惶惶不安,日子过得何等艰难!

丈夫只身去美国的那6年,接连不断地发生了第一次直奉战争(1922)、江浙战争(1924)、第二次直奉战争(1925)……今天孙传芳打败了皖系奉系军阀,明天又被别的军阀打得四处流窜,最后在1926年,盘踞在长江中下游的直系军阀吴佩孚终于被北伐军打败,但败军仍在合肥一带滋生事端,滋扰了很长一段时间。

年轻的罗孟华和幼子杨振宁相依为命。一有军阀袭来的消息,罗孟华就冒着危险,不顾一切地抱起儿子惊惶地“跑反”,常常是忍饥挨饿,惶恐不安,真是度日如年啊!

当时杨振宁还小,许多事情并不记得,但3岁那年的一次“跑反”后回合肥西大街的四古巷(现合肥市安庆路315号)杨家大院时,在房子角落里看到一个子弹洞,却给他留下了刻骨铭心的印象。一个弱女子,带着幼儿经历了令人难以想象的苦难;但机智而坚强的罗孟华一次次躲过了灾难。她有一个坚定的信念:不管有多大的苦难,不管有多大的危险,她都要保护好儿子,要把儿子培养成一个有知识、懂礼貌的读书人。

不管是“跑反”,还是在家里,从儿子咿呀学语时开始,罗孟华就开始教小振宁各种知识。1926年,小振宁还只有4岁,罗孟华开始教儿子识字了。慈爱的妈妈一个个地认真教,聪慧的小振宁一字字地学,时间只过了1年多,小振宁就已经认识3000多字了。半个世纪后,杨振宁回忆起这段经历时还不由得充满深情:“我4岁的时候,母亲开始教我认方块字,花了1年多的时间,一共教了我3000多字。现在,我所认得的字加起来,估计不超过那个数字的两倍。”在杨振宁孩提时代,母亲就把智慧的种子温柔地撒在了他的心田里,使他永生不忘,他在自己60岁生日时出版的《杨振宁选集》一书的扉页上,工整而庄重地写了“献给母亲”4个大字,以抒发他不尽的深情……

杨振宁5岁那年,杨家请来一位老先生,教杨家的孩子读书,从此杨振宁开始了正式的读书生涯。老先生教的是《龙文鞭影》。老先生摇头晃脑地教,孩子们童声琅琅地读。偶尔,老先生还穿插着讲一些有趣的故事,给孩子们读书增添了不少乐趣。聪明好学的杨振宁本来就从母亲那儿学会了3000多字,所以学起来更是毫不费力,早早就把《龙文鞭影》背得滚瓜烂熟了,只是年龄太小,并不完全懂得其中的意思。

1928年夏季的一天,妈妈突然接到叔叔杨力磋从上海捎来的信,说小振宁的父亲就要从美国回来,请她带着振宁到上海迎接……

接到这突然而又盼望已久的消息,母子俩真是高兴万分。“想不想爸爸?”母亲对兴高采烈的小振宁问,掩饰不住内心的无比激动。“想!”10个月就离开爸爸的小振宁,虽然对爸爸的模样并无印象,但从平日妈妈的言谈里,从今天妈妈的眼神里,他深刻地感受到了,爸爸和妈妈一样,是他最亲最亲的人。他恨不得马上飞到上海,去见他朝思暮想的爸爸……

紧接着的几天是有趣的旅行,小振宁有生以来第一次走这么远的路,一想到就要见到爸爸,他真兴奋极了。终于母子俩到达了上海,经过整整6年的磨难,一家人在上海幸福地团聚了!

小振宁瞪着明亮的大眼睛,看着父亲出神。心里想:原来妈妈天天叨念的父亲,就是眼前这样一位先生:高高的、瘦瘦的,看样子还满和善。

爸爸见到自己虎头虎脑、聪明、漂亮的儿子,高兴得合不拢嘴。他一把搂过儿子,抱上膝头……“念过书没有?”父亲亲切地问。“念过了。”儿子的回答有点怯生生,他觉得眼前完全是个陌生人。“念过什么书?”“念过《龙文鞭影》。”看着依然微笑着的父亲,儿子的回答自然多了。“能给爸爸背下来吗?”“能!”儿子充满自信地说。因为他背书背得好,教书的老先生曾经夸过他。

小振宁很快就从头到尾背完了,忽闪着他那明亮的大眼睛看着爸爸。爸爸的脸上挂满了笑容。小振宁满以为爸爸也会像老先生那样夸他几句,不料爸爸却接着问他书上讲的是什么意思,这回可把小振宁给难住了。他还太小,不能解释书中的意思。

儿子沮丧地低下了头,他想,第一次见面的爸爸一定会很失望。不过爸爸还是送给振宁一支自来水钢笔。这,是小振宁从来没见过的东西,在当的中国是相当贵重而又稀罕的。小振宁又快乐了起来。

爸爸的归来,给全家人带来了幸福和欢乐,更给一家人带来了新的生活……

温馨的鼓浪屿和静谧的清华园

从1928年夏天起,因杨武之受聘于厦门大学任数学教授,小振宁随父母南下,来到了风景秀丽的沿海城市厦门。在这里,杨振宁开始了他少年时代正规的学生生活。

离厦门大学校园不远,就是中外驰名的佛教圣地南普陀;与南普陀山隔海相望的则是风光秀丽的鼓浪屿。杨振宁常随父母去鼓浪屿玩,那里给小振宁留下了美好的回忆。杨振宁一家至今还保存着当年在鼓浪屿拍下的一张照片,照片上的小振宁站在海边石柱旁正在嘟着嘴生气,那是爸爸刚刚说了他。30多年后(也就是1960),杨武之夫妇要去日内瓦与分别20多年的大儿子团聚,临行前振宁的弟弟翻出了这张照片,要给他们带上,武之却说:“不要带,不要带,那天我骂了振宁一顿,他很不高兴。”

1929年秋,杨武之应清华大学之聘,出任数学系教授。全家人又随父亲来到了北平(今北京),在静谧的清华园度过了8年宁静快乐的时光。

当时的中国内忧外患,社会十分动荡,但清华园的围墙里却是与外界隔绝的世外桃源。杨振宁在专为清华大学职工子弟办的志成小学读书,在这被保护起来的环境里,他和他小学时的同学们度过了幸福的小学时代。

他在《读书教学四十年》一书中有这样一段甜美的回忆:“在我的记忆里头,清华园是很漂亮的。我跟我的小学同学在院里到处游玩。几乎每一棵树我们都曾经爬过,每一棵草我们都曾经研究过……”

1933—1937年,杨振宁与清华园里的小伙伴一起上了北平西单绒绒胡同的崇德中学(现更名为北京三十一中)。崇德中学是一所完全中学,每个年级仅招生50余人,全校总共有学生300余人,教师五六十名。在崇德中学,杨振宁受到了良好、正规的中学教育。中学时代的杨振宁已崭露才华,他聪敏好学、兴趣广泛,各科学习都很好,尤其是数理化更是成绩优异。

动荡颠沛的求学生涯

1931年9月18日,震惊世界的“九一八”事变发生了!日寇侵占东北,烧杀掠抢,惨绝人寰,愈来愈深重的国难降临到中国人头上。

1935年杨振宁正在念初中,偌大的北平已经放不下一张平静的书桌了。日益高涨的抗日救亡运动和悲壮苍凉的歌声“我的家,在东北松花江上……”激荡着少年杨振宁;“团结起来!打回东北!收复失地!”这些爱国口号和祖国沦丧、国破家亡的惨状震撼着少年杨振宁,他不得不思考很多很多问题。

最令少年杨振宁激愤的是这样一件事。

1935年12月9日,北平6000余名学生举行抗日爱国游行示威,却遭到大批反动军警的残酷镇压。第二天义愤填膺的杨振宁与崇德中学的师生一起参加了全市学生总罢课;并在这以后,代表崇德中学参加了于中山公园举行的中学生演讲竞赛,演讲的题目是《中学生的责任》。

从1937年起,北平的形势更加紧张,日本侵略军在北平西南宛平附近连续举行挑衅性军事演习的消息,接连不断地覆盖着北平报纸的版面,成了老百姓家家户户关心、议论的中心。

当年7月7日,日本侵略者蓄谋已久的卢沟桥事变爆发,北平的局势顿趋紧张。此时清华大学放了暑假,杨振宁也离开崇德中学,放假回到了父母身旁。杨武之考虑夫人即将分娩,于是带着全家从北平搬回老家合肥。

9月,杨振宁进了合肥大书院的省立六中(即后来的庐州中学)继续读高二。在合肥的几个月里,杨振宁首次尝到了被日寇轰炸的滋味。开学不久,日本侵略军的飞机越来越频繁地轰炸合肥,省立六中只好迁到巢湖西岸的小镇——三河镇,这时杨振宁的家也由合肥迁到了三河镇。不久,战事又紧,省立六中不得不停办了。从此杨振宁边自学,边随家四处颠沛流离,开始了动荡不安的生活。

12月,日本军国主义者制造了惨绝人寰的南京大屠杀。消息传到三河镇,镇上人心惶惶,气氛顿时紧张了起来。不久日本飞机又频繁轰炸合肥,大批难民流过三河镇,向西涌去。然而此时武之却刚好不在家,这使罗孟华感到焦虑不安。

原来由于战事吃紧,清华、北大、南开三所大学不得不奉命合并,组成临时大学(即后来迁至昆明的西南联合大学)南迁。先迁至长沙。武之已于数月前,只身前去任教。兵荒马乱,武之一人在外就已经令人担忧了,三河镇又住不下去了,罗孟华真是左右为难。罗孟华不敢走远,带着全家躲到与三河镇毗邻的桃溪镇暂时栖身,日夜盼着丈夫归来。

苦苦盼到1938年1月,武之终于从汉口辗转回到了安徽,在桃溪镇会着了妻儿。临时大学已决定迁往昆明。他这次回来就是专程接全家去昆明的。历时月余,一路上担惊受怕,风餐露宿,历尽艰辛。

当时临时大学从长沙迁往昆明,师生分两路入滇:女学生和家眷走海路,取道广州、香港,经越南入滇;另一路则走陆路,由300多名师生组成步行团,取道贵州入滇。杨振宁一家走的是第一路;走第二路的步行团中有闻一多等著名教授十余名,他们和其他师生一道,顶风冒雪、跋山涉水,战胜了无数艰难险阻,步行1500千米,历时60余天,于4月28日到达昆明。

两路师生分别到达昆明后,由清华、北大、南开合并而成的临时大学遂正式更名为西南联合大学,是当时中国师资力量最强、规模最大的教育中心。在那腥风血雨的战争年代,西南联大荟萃了中国当时第一流的学者,培育了中华日后最精良的人才。

功不可没的西南联大

1938年初,杨振宁随父母到昆明后,就在昆明的昆华中学继续读高二。在那时,辗转而来的中学生非常之多,所以教育部在1938年的夏天公布了一项措施:所有学生不需要文凭,可以凭同等学力报考大学。所以杨振宁在念完二年级后,没有再念高三,于当年夏天以同等学力参加了统一招生考试,考进了西南联大。

然而,国难当头,这些爱国的科学家,把自己的安危置之度外,他们宁愿过这种困苦的生活,而不去侵略者统治下过较为舒适的生活。杨振宁对西南联大困苦的生活有过这样一段生动的描写:“在西南联大从1938到1942年,我念了四年的书。那时联大的教室是铁皮顶的房子,下雨的时候叮当之响不停。地面是泥土压成的,几年以后,满是泥坑……窗户没有玻璃。风吹时必须要用东西把纸张压住,否则就会被风吹掉。”

战争给师生们带来了学生的灾难,常常是正在上课,就要跑警报躲飞机。然而西南联大的学术风气却非常良好,教师的阵容非常强大。清华、北大、南开三所著名大学原有的教师都在联大教书,名教授非常多。

因为杨振宁没读过高三,没学过高中物理,所以投考西南联大时报的是化学系。入学之后杨振宁逐渐发现,现代物理中,许多令人万分激动的新思想不断涌现,新理论不断创立,新发现层出不穷。

自从1895年伦琴发现X射线,揭开了现代物理发展的序幕以后,紧接着贝克勒尔发现了放射性(1896)、汤姆逊发现了电子(1897);特别是普朗克大胆引进“能量子”的设想,建立了与当时实验结论完全相符的黑体辐射公式(1900),奠定了现代物理学的基础以后,人们对物质世界的认识更加深刻;爱因斯坦创立了狭义相对论,并推广普朗克的理论提出了“光量子”的假说,成功地解释了光电效应,即光照金属表面,金属表面逸出电子的现象(1905);卢瑟福通过著名的α粒子散射实验,建立了原子结构的有核模型(1911);玻尔把量子化的思想引入原子结构模型,成功地解释了氢原子光谱(1913);在光量子理论的启发下,德布洛意提出物质波假说,把光的波粒二象性理论推广到所微观客体(1924);随后,薛定谔和海森堡分别从波动力学和矩阵力学两个角度,异途同归地创立了量子力学……

更令杨振宁振奋的是,30年代前后,原子物理和粒子物理的迅猛发展:狄拉克提出空穴理论并预见正电子的存在(1929);泡利假设存在中微子,并以此解释了β衰变的连续能谱(1930);查德威克则发现了打开原子核大门的钥匙——中子(1932),这一点很重要,因为这预示着核裂变即将被人类发现;紧接着当代物理大师费米提出了β衰变理论,诺贝尔奖金获得者居里夫妇发现了人工放射性……世界科坛正在为核时代的到来进行着最具开创性的冲刺。

在这物理学界大变革、大发展的时期,每一项发现都使刚刚跨入联大校门的杨振宁激动不已。他觉得物理对自己更有吸引力,自己对物理更感兴趣,就毅然决然地转入物理系学习。

战时的西南联大,汇聚了清华、北大、南开三所中国名牌大学的师资力量。然而最起决定作用的是,教杨振宁物理的更是名师荟萃。

最年长的,是叶企荪教授,他曾与人合作进行了普朗克常数的测定(1919—1923),这一世界物理史上第四次的测定值-27(6.556±0.009)×10尔格秒,为世界物理界沿用了16年,他还独立地研究了流体静压对铁、镍、钴的磁导率的影响,开创了中国物理学界这一领域的研究道路。

饶毓泰是另一位资格较老的教授,当年(1922)从美国获博士学位回国后,创办了南开大学的物理系,出类拔萃的吴大猷教授就是他的学生;他还在德国的莱比锡大学从事过原子光谱线的斯塔克效应的研究,在量子力学这一重要的应用领域中作出过贡献。

此外还有来自清华的霍秉权教授,他是留学剑桥大学的学者,擅长粒子实验物理;来自北大的教授朱物华,是哈佛大学的电工博士,专攻电网络及瞬流等问题;北大的马仕俊教授,是剑桥的理论物理学者,专长场论;曾在法国和奥地利从事过拉曼效应研究的学者郑华炽教授,也来自北大;而著名的许贞阳教授,则来自南开……

教杨振宁普通物理的是擅长实验的物理学家赵忠尧。他于20年代末进行了硬γ射线的吸收和散射实验,并与其他几位科学家同时发现了重元素的反常吸收;他发现了在反常吸收过程中还放出一种特殊辐射,并测定了这种特殊辐射的波长。重元素对硬γ射线的反常吸收和同时放出的特殊辐射,是人们最早接触到的正负电子对的产生和湮没的过程,比正电子在宇宙线中的发现早两年,赵忠尧教授因此而饮誉科坛。赵忠尧教授给杨振宁印象最深的是他那对事业孜孜以求的精神。杨振宁还清楚地记着这样两件事。第一件事是在清华大学撤离北平来昆明的途中,赵忠尧教授克服难以想象的困难,一路上精心保护着50mg镭。就是用50mg镭,赵教授给西南联大物理系的学生们开展了难得的人工(中子)放射性元素实验;第二件事是在西南联大艰苦的条件下,他和张文裕教授一起,发动学生冒着敌机轰炸、扫射的危险,在昆明全市到处收购废铜烂铁,想建一座小型加速器,两位教授为此深感遗憾。在兢兢业业的赵教授的教导和影响下,杨振宁学习更加勤奋刻苦,他的普通物理课的成绩是99分,在联大存在的8年中,这是这门课最好的成绩。

教杨振宁电磁学的是1926年在美国芝加哥大学获博士学位后回国的著名学者——吴有训,他是芝加哥大学康普顿(A.H.Compton,1892—1962)教授一生最得意的学生,在验证著名的“康普顿效应”方面做了一定的工作。1924年夏天,康普顿让他的研究生——中国留学生吴有训做X射线实验。两年以后,吴有训以《康普顿效应》为题完成了他的博士论文。他以铁的事实,无可置疑地证实了康普顿效应。由于发现康普顿效应的意义十分重大,康普顿于1927年与英国物理学家威尔逊(C.T.R.Wilson,1896—1959)一起荣获了诺贝尔奖。吴有训以其工作严谨、刻苦和颇有成效,而被康普顿誉为自己一生中最得意的学生。从1928年起,吴有训教授先后任清华大学物理系教授、系主任、理学院院长。由于他与杨振宁的父亲杨武之既是芝加哥大学同学,又是清华的同事,所以杨振宁从小就认识这位著名学者。

著名的北京大学校长、中国科学院副院长周培源教授在当时教杨振宁力学。周培源教授是1924年赴美国的留学生,学成回国后,在清华大学物理系任教。在任课的同时,还在清华大学的理科研究所物理部从事科学研究,他先从事广义相对论的研究,后又对磁性理论进行了研究;在30年代,当流体力学中的湍流理论研究,在世界上逐渐成为研究热点时,周教授正在西南联大那种几乎与世隔绝的环境下,独立地进行着湍流运动的研究。在此期间他指导的研究生林家翘,1939年考取了中英庚款留学生后,沿着湍流研究方向继续钻研,终于解决了湍流理论上的一个基本性的重要问题。周培源教授活跃的科学思想及持之以恒的奋斗精神,都给杨振宁以深刻的影响。

对杨振宁颇有影响的还有受业于英国剑桥大学卡文迪许实验室主任卢瑟福教授的张文裕,他在西南联大最早开设了原子核物理课。张文裕教授的课,使杨振宁大开眼界,使他在读大学时就得以较全面地了解了当时前沿学科的实验结果和理论,为他日后的研究起了重要的作用。

然而对杨振宁

影响最大的两位导师

还应该说是吴大猷教授与王竹溪教授。影响最大的两位导师

吴大猷教授指导杨振宁写学士论文,而指导杨振宁完成硕士论文的是王竹溪教授,这两位教授是杨振宁学业成长中最有影响的人。

1941年,吴大猷教授为西南联大物理系四年级的学生讲授古典力学和量子力学两门课程,当时杨振宁和黄昆、李荫远等是吴教授的学生,吴老师非常喜欢这些学生,称他们为“群英会”,以教这样的学生而感到快乐。他常常谦虚而又赞赏地说:“除了我比他们多知先知一点外,他们的能力是比我高的。”

1941年秋,在吴大猷教授讲授的古典力学即将结束时,他给同学们出了10余个题目,任学生挑选,以完成他们的学士论文。几天以后,杨振宁选中了其中的一个题目:“用群论方法于多原子的振动”,去找吴大猷老师,请吴大猷做他的论文导师,并请老师给介绍一些参考资料。吴大猷本来就从内心里喜欢这位学习勤奋的学生,再加上杨振宁正好选中了他所擅长的领域,所以吴大猷欣然同意指导这位高材生。他给了杨振宁一本《Reviews of Modern Physics》(《现代物理评论》),叫杨振宁去研读其中罗森塔尔(J.E.Rosenthal)与墨菲(G.M.Murphy)合写的那篇讨论分子光谱学与群论的关系的评论文章,并写出自己的心得。

在西南联大,吴大猷边教学边科研,到昆明的第一年就写出了《多原子分子的振动光谱和结构》的专著,还做了有关原子能谱、自游离化理论等的研究。1941年夏天,吴大猷教授在给杨振宁他们开课前,用了整整一个暑假,把马仕俊教授新从英国带回来的E.Wigner的德文著作《群论与其在原子光谱的应用》翻译成了英文。这是一本珍贵手稿,在当时具有相当高的学术水平。杨振宁在写论文时曾潜心钻研过这本书,然而这本珍贵的手稿后来却不幸遗失。此书数年后另有他人译成英文出版,而吴大猷先生的译稿要比其早近10年。

因此可以这样说,吴大猷教授指导杨振宁完成《用群论方法于多原子振动》的学士论文不仅得心应手,而且有相当的深度,这使杨振宁终身都受益匪浅。

杨振宁选择应用群论方面的题目还有一个重要的原因,那就是在他上高中的时候,他就在父亲杨武之的影响下自学过群论。那时,少年杨振宁常常看父亲书架上一本斯派塞(A.Speiser)的关于有限群的书,被它奇妙而美丽的插图所迷住。杨武之是专于群论的数学家,并为清华的研究生开过群论课。当年华罗庚、陈省身都学过杨武之的群论课,并受益于此。杨振宁渴望用这个无与伦比的数学工具去研究他心爱的物理学,所以吴大猷老师的这个题目对杨振宁有特殊的吸引力。

父亲杨武之看到儿子兴趣十足地利用他所擅长的群论来研究前沿的物理问题,立即把自己珍藏多年的《近代数学理论》(《Modern Algebraic Theories》)拿给了杨振宁,这是他在芝加哥大学的老师狄克逊(Dickson)写的。杨振宁如获至宝,立即废寝忘食地读了起来。这本书写得十分精练,没有废话,非常合杨振宁的口味,仅用20页就把群论中的“表示理论”非常美妙地完全讲清楚了。他一口气读完了这本薄书,又忍不住反复研读其中的重要章节。在不断深入的钻研中,杨振宁深深感受到了群论无与伦比的美妙,这更激发了他在物理学中深入应用群论的自觉性。这对他日后在对称性原理领域作出突出贡献有决定性的影响。杨振宁常常深情地说:“我对对称原理发生兴趣,实起源于那年吴先生的引导。”所以,当他在广播中得知自己和李政道同获1957年诺贝尔奖时,立即给在加拿大的吴大猷教授写了一封信,感谢吴先生在1941年引导他进入对称原理和群论理论的领域。他对吴大猷说,包括后来宇称守恒在内的许多研究工作都直接与吴先生15年前介绍给他的那个观念有关。杨振宁深情地写道:“这是一直都想告诉您的事情,而今天显然是个最恰当的时刻。”

在西南联大,另一个对杨振宁颇有影响的是王竹溪教授。1942年夏天,杨振宁从西南联大毕业,取得理学学士学位,随后又入西南联大研究生院读两年书。在这两年期间,杨振宁在王竹溪教授的影响下,对统计物理发生了浓厚的兴趣。

1938年秋天,刚刚步入联大的杨振宁从化学系转入物理系学习时,他发现新来了一位最年轻的教授。不久,杨振宁才知道,这位新来的年轻教授叫王竹溪,是在英国剑桥大学获博士学位后毅然回国的,当时欧洲战火还未起,而中国的大片土地已沦为日本帝国主义的殖民地。王竹溪教授不图安逸,不贪享受,谢绝了老师、朋友的挽留,毅然离开平静的欧洲,回到战火中的祖国,回到条件艰苦的昆明,和西南联大所有的师生们一道过着极为艰难困苦的生活。杨振宁和所有联大的师生们一样,都十分敬佩王竹溪教授,钦佩他的这种爱国主义情怀。

王竹溪教授博学多才,功底极深,他不仅在西南联大授课,而且还到工学院去任教,他不仅一丝不苟地完成了教学任务,而且还在昆明那种极其艰苦的条件下坚持科学研究,完成了有关热力学、统计物理等学科的多篇学术论文,发表在《中国物理学报》和国内外其他科学刊物上。大家一致叹服的是王竹溪教授突出的计算功底。在研究中每遇到计算工作,他都自己亲自计算,不用对数表,也不用任何计算器具,又快又准,即使后来有了计算机,也不需用计算机。他的神算功能和他一丝不苟的严谨学风给人们留下了极为深刻的印象。

在王竹溪逝世后,中国科学院的学部委员彭恒武、黄祖洽、周光召、何祚庥曾联名撰文悼念他:

竹溪同志的突出贡献,在于他培育了一大批有成就的后辈理论物理工作者,真可谓桃李满天下。例如,国际著名学者、规范场论的创始人、宇称不守恒定律发现者之一、诺贝尔奖获得者杨振宁教授,就是竹溪同志在西南联大时的研究生。竹溪同志在治学方面的严谨严密,一丝不苟的学风,也直接影响到杨振宁教授的治学。

杨振宁在联大读研究生期间,正是统计物理蓬勃发展,显露出广阔应用前景的时期,也是王竹溪教授正当年轻,初露才华之际。杨振宁钦佩王教授的治学风范,更想在统计物理这一领域有所造就。他找王竹溪教授请他做自己硕士论文的指导教师。在王先生的指导下,杨振宁写了关于统计力学方面的硕士论文——这对他后来的研究有很大的影响。

雄心勃勃去美国

“爸爸!我长大了要争取得诺贝尔奖!”在考入西南联大之前,少年时代的杨振宁曾极为认真地这样对杨武之说。

振宁和他爸爸的这段对话就在西南联大传开了。其实,要得诺贝尔奖,不仅是小杨振宁的宏图大志,也是杨武之全家的美好愿望。这个愿望在抗战时期西南联大熟悉杨武之教授的同事中,是早有传闻的。

人们戏言猜测:“杨武之的儿子数学很好,为什么不子从父业攻读数学而学物理?哦!因为数学没有诺贝尔奖!”

确实,杨振宁是一个有抱负、有志向的人,他要求自己非常严格,他选择学习物理的确有他自己的考虑。

1951年,杨振宁夫妇的第一个儿子出生了,刚刚做了父亲的杨振宁,抑制不住内心的喜悦,立即飞信万里向朝思暮想的祖国亲人报喜,并请祖父为新出生的孙子起名。

经过再三考虑,杨武之先生郑重命笔,写下了寓意深远的三个字:杨光诺。人们说,这名字不同一般,无论从什么角度去理解这名字,你都能体会到杨武之老先生对子孙的殷切期望和良好祝愿。

果然不出6年,老先生的美好愿望得到了实现,少年时代杨振宁与他父亲的对话成为了现实——杨振宁与李政道一起共获诺贝尔奖!然而杨振宁真正的追求,却不尽在此……

1943年,即将硕士毕业的杨振宁参加了清华大学第6届留美公费生考试,经过认真选择,他报考了高电压专业,决心今后从事实验物理的研究。第2年夏天,杨振宁榜上有名,他是物理专业唯一考取的学生。之后的时间,即从1944年秋天至1945年夏天,在取得硕士学位等待出国期间,杨振宁在联大附中教了一年(范氏大代数),教课之余又精心研究了场论。

1945年8月中旬,杨振宁终于接到了办理出国手续的通知,整装待发了。此时的杨振宁再不是7年前报考联大时圆脑袋、大眼睛,充满稚气地跟爸爸说要得诺贝尔奖的少年,而是棱角分明、朝气蓬勃的英俊小伙了。他的两眼炯炯有神,闪烁着智慧、显示出刚毅,不仅对未来充满了希望,而且满怀着信心。他就要到远离祖国的大洋彼岸去探求一个完全陌生、完全崭新的世界,去寻访名师,去实现自己,不,是全家,乃至全中国人的美好愿望——为全人类的科学事业作出炎黄子孙的贡献!

在漫长的航程中,杨振宁的心情并不轻松。白天,他凭栏眺望无边无际的大海,心潮如海浪般汹涌奔腾,他心中一千遍一万遍地涌起:“我要去寻找物理大师费米教授!我要成为一个真正的实验物理学家!”夜晚,在轰响的马达和美国大兵的喧闹声中他久久不能入睡,家乡亲人们的形象,一个个映入脑海,此时此刻他怎能料到,这一别就是几十年!

杨振宁踌躇满志,不远万里去寻访名师,像追逐太阳一样去寻找他敬慕的物理大师——费米(E.Fermi,1901—1954)教授,不知费了多少周折。

然而,除了杨振宁,当时仰慕费米大师的,还大有人在,他,就

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