百年清华

潇洒风流总出尘——记理论物理学家彭桓武

2009-06-17 |

——记理论物理学家彭桓武

杨小武

按:中科院院士彭桓武,1935年毕业于清华大学物理系,1999年获“两弹一星”功勋奖章。今已九十高龄。

彭桓武出生前他母亲梦见过一头大熊,父母祈望婴儿有一个健壮的身体,便借这个梦境给他起名彭梦熊,后又改为彭兆熊。

小兆熊读书的优势是数学。他2岁就会算加减法,4岁就会熟练地演算四则混合运算。而且这些都是他自己努力,无师自通的结果。

父母见他有数学天赋,在他5岁那年就送他上了小学。小兆熊从小学同学那里见到一本上海出的《小朋友》杂志。杂志上有数学方面的有奖竞赛题,他将题拿过来花一个晚上做完寄给杂志社,不久便收到了编辑部奖给他的几本《小朋友》杂志。就这样,他不断地做有奖数学题,也就不断地收到《小朋友》杂志。这份喜悦一直伴他走进初中。

进了初中,他因身体不适常在家里养病,功课多半靠自学,常常在考试时才去学校,而令父母欣慰的是每每都考得很出色。因为成绩出色,初中只读了两年半就毕业了。这时他将自己的名字改为彭飞,取他当时崇拜的张飞和岳飞的“飞”字,寓意他要凭自己的智慧高高飞翔。

1931年他将名字改为彭桓武。其意仍没离开他崇尚的张飞和岳飞,只是这回取了他们的谥号——张桓侯和岳武穆的中间字“桓”与“武”。谥号是古代有地位的人死后按其功绩封称的。彭飞这么一改显得持重大气,也见其志向远大,心境朗然。

这年6月,彭桓武报考了北大和清华。北大考试在前,他因重病卧床不起没能参加。清华考试时他身体渐见起色。他想,这是最后的机会,耽搁不得,便硬撑着身子上了考场,交完答卷已是浑身虚汗。幸好,佳音回报了他的努力。报上公布了清华录取的100名考生,彭桓武榜上有名,且是100名中的第7名?这时的彭桓武还不到16周岁。

然而困扰他的风湿性关节炎、消化功能不良、神经官能症等疾病,尤其是风湿性关节炎让他步履维艰。每天去教室都像受伤的战士走向营地一样非常困难。他走得很慢很慢,常常是先走后到。

在艰难中,彭桓武仍然学业出色,他是至今传颂着的清华物理系理论物理“四杰”之一(另3位是王竹溪、杨振宁、林家翘)。

1938年,彭桓武在周培源先生的指导下考取了“英庚款”理论物理专业留学生,当时考虑去剑桥大学物理系。临走时,周先生建议他:“你去爱丁堡大学吧,那里有波恩大师。”

波恩是世界物理学量子力学理论的奠基人之一,1954年因对量子力学的统计解释的贡献而荣获诺贝尔物理学奖。他很喜欢中国的彭桓武,在与爱因斯坦的通信中曾这样称赞自己的学生:“中国人彭桓武尤其聪明、能干,他总是懂得比别人多,懂得比别人快”,“似乎他无所不懂,甚至反过来教我”,“他永远朝气蓬勃,乐观向上……”

波恩晚年还这样回忆说:我有三个很有才华的中国学生,第一个是彭桓武,他非常聪明,但不修边幅,看上去像个农民;另外两个是杨立铭和程开甲,他们很有风度。

波恩不仅称赞彭桓武聪明,还认可他有顽强的拼搏精神。彭桓武曾对他的学生虞昊(清华物理系教授)说:“波恩评价我是‘笨牛’(bull),我不知这是褒意还是贬意,经请教英国人,才知它是表示一个人有顽强拼搏、无畏艰险的精神。我这人是有这点精神的。”

彭桓武觉得再优秀的老师只能给学生起着好的引导作用,究竟学得如何还得靠自己。他在波恩身边,遇有难题从不绕开,因他兴趣广泛时常主动发问,有些问题都让波恩感到意外和新奇。如此,彭桓武的学业进展得十分顺利。1940年他以优秀论文《电子的量子理论对金属的力学及热学性质之应用》获得哲学博士学位。

波恩推荐彭桓武去爱尔兰都柏林的另一位物理学大师薛定谔手下工作。薛定谔也是量子力学的创立者之一,他曾与合作者狄拉克共获诺贝尔物理学奖。狄拉克还是彭桓武的获科学博士论文的考官。

彭桓武读了狄拉克有关量子力学的所有论文。两位大师在一起讨论量子力学的不倦的身影像生动美丽的画卷存留在彭桓武的心间。讨论过程中的观点变化、语言表达和神态动作,彭桓武听得清楚,看得明白。作为学生辈的他很顺利地充当了他们之间的图像翻译者。

彭桓武给薛定谔也留下了深刻的印象,他在给爱因斯坦的信中这样中肯地评价彭桓武:“简直不敢相信这个年轻人学了那么多,知道那么多,理解得那么快……”

薛定谔手下有位叫海特勒的助手,也是波恩的学生,量子化学的创始人之一。彭桓武与海特勒及另一名助手哈蜜顿合作进行了介子场的研究,取得了不菲的成果。其中最著名的是名扬世界物理学界的HHP理论。

HHP理论发展了量子跃迁几率的理论,首次用谱强度解释了宇宙线的能量分布和空间分布。此理论是以他们三位合作者姓名的头一个字母命名的,但创立的关键人物是彭桓武。海特勒是彭桓武的师兄,哈蜜顿是海特勒的学生,彭桓武在他们面前总爱表现出中国人的谦逊,合作论文都将自己的名字放在后面。HHP也是沿袭了英文字母的顺序。

HHP理论让彭桓武闻名遐迩。钱三强说:“连我这个不搞理论的人都知道HHP理论,可见彭桓武他们这个工作在当时的名气。”1948年,美国“科学促进会”出版百年来科学大事记,中国人位列其中的仅彭桓武、王淦昌二人。而将彭桓武列在王淦昌之前,也是因了HHP理论的国际影响。

海特勒对彭桓武的印象是难以抹去的,他在一篇回忆文章中写道:“同事中最受人热爱的一个是中国人彭桓武……经常的兴致结合着非凡的天才,使他成为同事中最有价值的一个。”

19438月,彭桓武又回到了导师波恩身边,与导师一起沉醉环境微观世界里,对场的量子力学进行了深入广泛的讨论探索。那师生间至诚地合作,倾心地交谈,默契地会意,在彭桓武脑海里留存着永远的回忆。他们合作发表了《场的量子力学第一部分》、《场的量子力学第二部分》、《场的量子力学第三部分》《场的统计力学与太初子》等论文。1945年他们师徒二人共获爱丁堡皇家学会的麦克杜加尔——布列兹班奖。

在获奖同时,彭桓武通过了《量子场论的发散困难及辐射反作用的严格论述》的论文答辨,获得了走近教授之门的科学博士学位。之后,彭桓武再次来到都柏林,这次是应薛定谔之邀,前往接替海特勒任助理教授,时年30岁。

1947年夏,彭桓武先后接到中央研究院萨本栋院长、清华大学梅贻琦校长和云南大学熊庆来校长的聘书。此时的彭桓武再也按捺不住回国的迫切心情。他已在异国他乡生活了9年。

9,他克服了疾病的打击,多少次昏倒,又多少次爬起,也经受了失去亲人的悲痛(1942年二姐从上海来信告知父亲已逝世)。但他没有退却,没有灰心,一直在艰难中求索奋进,以一颗热忱之心瞩目着世界的尖端科学,敏锐的目光触及晶格动力学、分子运动论、场论、固体物理、凝聚态物理中的超导……在求学探索的日子里,他尽情地挥洒着作为中国人的出色才情,让中国人的智慧得到世界的认可。而现在他却要收回他放飞的思绪,放弃异国优越的条件,终止已有所建树的多项课题研究,携着所学知识回归故里,报效祖国。

在他中止的多项研究中,已有两项被后来的研究者摘取了诺贝尔桂冠。许多人为他惋惜,替他遗憾,认为回国阻隔了他与诺贝尔奖结缘。这说法也不无道理,别说他终止了的研究课题,就是HHP理论的创立也很可能获诺贝尔奖,只因他回国了,当时西方无情地敌视中国,在那种环境里,他无缘与诺贝尔奖牵手。

但彭先生却对诺贝尔奖不以为然,既不后悔也无遗憾。有人问他:“当年为什么要回国?”他不假思索地说:“回国不需要说什么理由,不回国倒需要说说理由!”

彭桓武对新中国是极为重要的。他的学生虞昊教授曾这样对笔者讲起过他:“钱三强任原子能所所长时彭先生鼎力相助,为他在大的策略上出了很多精彩的点子。在原子弹、氢弹的理论设计与评定中,当时偌大的中国真能有胆识和才学定案、拍板的仅彭桓武先生一人矣!”

当初的原子弹和氢弹理论设计是由他领导并参与的,邓稼先、于敏、周光召、黄祖洽等人都是他手下的得力干将。笔者曾向彭先生讨问理论设计的细节,他说:“现在记不得了。但有一点是难忘的,那就是我比他们自信。我鼓励他们大胆地干,相信我们所做的一定能够成功。”

至于他对钱三强的辅佐,他也早对钱三强说过——“你是个帅才,将来你领头,我来帮助你。”

钱三强对彭桓武的贡献也做了实事求是地评价:“彭桓武默默地做了很多重要工作,但很少有人知道。他带起了反应堆的理论研究,两弹理论是学术领导,同时还培养出一批人,带出了一个学派。写起历史来,归功于他,不是夸大……”

彭桓武回国初就到云大、清华、北大培养人才。他讲课生动,推导公式既快又准,但他考评学生却从不重分数、重解题。他着意培养创造性人才,考学生总是让他们对自己所讲的内容发表见解。他的学生黄祖洽(北师大教授)说:“我跟彭先生的最大收获,就是学到了他培养人的方法。”

他的另一位高足周光召在为《彭桓武选集》写的序言中:“随着时代的转移和国家的需要,彭桓武教授不断地开辟新的研究方向,带出了一批又一批学生。我国理论物理工作为国民经济和国防建设做出的贡献,在科学发展上的成就,无不与彭桓武教授的努力密切相关。无论是基础研究还是应用研究,在当时的历史背景下,他的著作都是走在最前列的创造性的工作,并解决了实践中提出的大量实际问题……”

(原载2003年《传记文学》(3),本文节选《上篇》)

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