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李政道的手稿故事

2008-01-17 |

杨虚杰

200712月初,国内很多媒体的兴奋点聚焦在瑞典首都斯德哥尔摩。那里正在举行2007年诺贝尔奖颁奖典礼。中央电视台以及上海东方卫视都转播了这一盛况。在一片陌生的获奖者面孔中,人们看到了熟悉的李政道先生坐在嘉宾席中。

1957年,也是在这里,李政道与杨振宁一起接受诺贝尔物理学奖,成为首次获得诺贝尔奖的华人之一。那时,李政道只有31岁。很多获奖者在获奖时已经是他现在的年龄,他与杨振宁是为数不多的发表论文后一年内就获奖的科学家。2007年,李政道受邀参加诺奖的颁奖仪式,是为了纪念他获奖50周年。

从得知他们获奖的那一天起,他们对中国人特别是中国科学事业的巨大影响就一直持续着,直到今天。50年是个漫长的里程,回首往昔仍有珍贵的片段记取。

一年前的礼物:又一次被提起

20079月,温家宝总理考察北京四中,在与教师座谈时特别提起:去年,李政道先生在他80岁生日时送给我一件礼物,是两份他的物理计算公式演算手稿,一份是他获诺贝尔奖之前的,一份是最近的,上面都写得密密麻麻,它们代表着一位物理学家一生奋斗不息的精神。不管是从事理论物理,还是从事实验物理,没有这种甘于寂寞、无私奉献的精神成不了才。

许多四中教师将温总理的话记了下来,并写在自己的博客中。

李政道将自己的手稿送给温总理,是20066月的事情。

200611月底,李政道80寿辰之际,在北京召开了隆重而有意义的李政道教授从事物理研究60年学术思想研讨会。活动筹备之前的6月,李政道给温总理送去镶在镜框中的两份手稿的复印件:一张是195712月美国Physics Today(《今日物理》)杂志的封面,是李政道1956年夏在美国布鲁克海文实验室做暑期访问学者时,进行宇称不守恒等问题研究的演算草稿。另一张是2006325日,李政道有关中微子研究的手稿。国内外,科学家的手稿都备受重视,被赋予特殊的意义,有时甚至价值连城:它不仅具有科学和科学史的研究价值,还可以解读出更加丰富的内容。现在,我国也有了专门收藏和展示院士手稿的馆所。

李政道的两张手稿,有着更精彩的故事。

研究宇称问题前后:更具意味

对第一张手稿的解读要把镜头拉到50年前的美国,确切地说,这是一张随手涂写的草稿。

李政道在19564月开始有了宇称不守恒的突破思想,并在4月份完成了奇异粒子宇称不守恒的分析工作。19565月,他在电话中告诉了杨振宁这一新的理论突破后,杨振宁来到纽约哥伦比亚大学,开始了他们在宇称不守恒问题上的合作研究。宇称不守恒的理论分析完成的时候正是哥伦比亚大学暑假的开始。19566月间,李政道教授和夫人以及两个儿子应美国布鲁克海文实验室邀请,在那里做为期两个月的暑期访问学者。

美国布鲁克海文实验室是在1947年间通过多所大学与美国政府合作成立的,是那种纯粹搞基础科学研究的实验室。实验室的经费来自原子能委员会,当时委托由哥伦比亚、哈佛、耶鲁、普林斯顿等9所大学组成的管理机构来管理。实验室里有很多科学装置。实验室的任务是进行物理、化学、生物和工程方面的基础研究。单就物理学科来说,就有3种物理学家在布鲁克海文实验室工作:理论物理学家、实验物理学家和仪器学家。很多物理学家都在这里过暑假。因为每年该实验室都举行非常活跃的暑期讨论会,给分隔各地的物理学家提供了一个见面讨论共同感兴趣问题的机会。1956年的那个暑假,在这里的物理学家很多。理论物理学家费恩曼、莱德曼以及斯瓦茨都在那里工作。杨振宁先生也已经在这里了。他们有更方便的条件在一起讨论。

据中国高等科学技术中心的叶铭汉院士介绍,在布鲁克海文实验室为科技人员提供的办公桌上,都放了一本拍纸簿”(打草稿用的纸本),白纸很大,大约有4A4纸那么大(42cm×59cm),供科学家随手写用。有什么灵感或想法随手记录下来,在与同行讨论时也会随手演示,这种草稿每天都会有。李政道就是这样,而每天工作结束的时候又会随手将它们撕下扔在废纸篓里。

最有趣的是,李政道办公室隔壁有一位Church教授,对李政道的研究工作十分关注,每晚都将李政道涂写的那些草稿纸从纸篓中收集起来并加以保存。第二年,李政道获得诺贝尔物理学奖的消息传来后,Church教授就把他保存的李政道在1956年涂写的那些手稿赠送给了美国物理学会。195712月,《今日物理》杂志将其中的一张手稿纸作为封面发表出来。

仔细看这手稿会看出更具意味的内容。在完成获得诺贝尔奖的论文《弱相互作用中的宇称守恒质疑》之前,实验数据量虽然有一些,但还是太少,李政道虽然确信理论分析是正确的,但物理最终要由实验来定案,李政道在19565月初就向吴健雄建议进行相关的实验。吴健雄接受了这一建议并着手准备。

就在等待实验结果的这个空隙,李政道一边积极思考宇称PCT不守恒等问题,同时也对统计力学进行着新的研究,在发表的手稿上可以看到他思考统计力学时随手写的公式和符号。正如美国伯恩斯坦的文章里所说的,在这一页上李整齐地写满了符号和公式,偶尔可见墨水的污渍。有趣的是它的内容。大约有一半公式是有关统计力学的,而另一半是有关弱相互作用以及宇称不守恒的,对于理论物理学家,在实验物理学家进行测量的时候,只能等待和即兴随写,而李就是在等待和即兴随写

物理:一种生活方式

另一篇是李政道于2006325日有关中微子研究的手稿。两份手稿,相隔整整50年。如果说50年前的那一篇代表着李政道在1956年所作的研究的话,那么这一页则真实地体现着李政道所说的物理,是我的生活方式

李政道60年来从未间断过对物理学的研究,一直到现在。熟悉李政道的人都知道,虽然他现在已经81岁,但仍然每天演算。据说,他的方式是随时工作,累了睡上两三个小时,然后起来接着做,有时甚至拔掉家里的电话,专心于物理推演。累则小睡,醒则干!”这是李政道的口头禅。现在,他每天仍要生产出几十页手稿,密密麻麻、整整齐齐,写的都是他这一天推导的公式。李政道说他的生活中根本没有娱乐,我没觉得什么苦啊,因为这是我的生活

2006年一年,李政道在《高能物理与核物理》等学术期刊上共发表了6篇学术论文。送给温总理的是2006年稍早发表的论文手稿。据叶铭汉先生介绍,他的研究都是目前理论物理界的前沿问题,如黑洞、暗物质、中微子等。记者有一本李政道2006年发表论文的合订本,上面是李政道的亲笔题字:学而时习之。

正如朱光亚和周光召先生对李政道教授的评价:进入21世纪,李政道把目光投向新世纪物理学的发展。耄耋之年,他仍在挑战物理,为研究简并的物理真空,在求解薛定谔方程式和非微扰问题方面做了一系列工作。进而探讨暗物质的本质、中微子质量本征态的转换矩阵等。仅在今年(2006)就已发表了6篇论文,这样年龄还能有如此科学成果,在科学史上也是十分罕见的。

他的研究领域除高能粒子物理外,还广泛涉及天体物理、流体力学、统计物理、凝聚态物理、广义相对论等领域,并在物理学领域做出了许多具有开创性和里程碑性质的工作。

从这页手稿也可以看出,李政道先生的演算非常严谨,每隔一段,就用红笔勾一下。据说,他年轻的时候作推演,只有万分之一的错误几率,让人叹为观止。这一页手稿表现了李政道的思路以及推导过程,体现了李政道的数学功力。理论物理界的人这样评价。

同时,手稿也体现出另外一点,对于自己的每一项研究,李政道都从基本的原理和假定出发,推出所有必要的公式。对于别人的工作,他则着重了解其中的未知与未能解决之处,并常以别人尚不知或不能解决的难题作为自己新的研究方向。所以,一旦进入一个领域,他便能不受已有方法的束缚,常常很快得到别人没有的结果。对李政道来说,科学研究的路是自己开拓的,结果又是别人过去没有得到的。

2007年的李政道:幸好物理没忘

2007年是李政道获得诺奖50年、宇称守恒发现50年,同时也是进行重要实验的吴健雄逝世10周年。所以这是一个重要的年份。记者有幸从中国高等科学技术中心季晟教授处得到李政道2007年的大事记:

1月,他前往日本,接受金银旭日重光章,并作演讲报告。

3月,为束星北先生的《束星北学术论文选集》写序言。

6月,参加在日本东京举行的国际核物理会议,并作报告。在报告中演示了他最新推导出的重要公式——Hidden Symmetry中的Jarlskog不变量J的具体表达式。他认为,这个公式有很重要的意义。

6月,他与北京大学洽谈成立高能物理中心的事宜。同时参加在中科院高能物理所举办的学术研讨会,并作了《弱相互作用中宇称守恒和不守恒》的报告。

6月,他还为西南联大老校友《我心中的西南联大》一书题词。

9月,去我国台湾参加恩师吴大猷先生诞辰100周年的学术研讨会。同时,参与束星北先生诞辰100周年的纪念活动。

从中可以看出,一位大科学家对科学的执著与爱。其中令人感动的片段是,李政道20074月在美国纽约家中,因病菌感染生病,高烧不退而住院治疗。用李政道自己的话说是:真乃九死一生。他在出院以后,回复杨福家先生的问候时写到:病中,我感到几乎大脑里什么都没有了,但物理却似仍健在,在康复出院之后的第二天,我很幸运地推导出了Hidden Symmetry中的Jarlskog不变量J的具体表达式。实出意外,……物理作业也趋于正常。

温家宝在收到李政道两份手稿后,在回信中写下这样的话:“……两份珍贵手稿看后,心里久久不能平静。这幅照片既真实记录了先生在获得诺贝尔物理学奖前所作的大量艰苦思考和探索,又真实记录了先生在获得诺贝尔物理学奖后的几十年中,仍在坚持细推物理,日月不断,孜孜不倦,继续忠实地进行着自己的物理学研究事业……”

(转自:科学时报 2008111日)

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