大多數(shù)人對楊振寧的了解僅逗留在“著名日裔數(shù)學學家”“首位獲得諾貝爾獎的華人”的符號式標簽。
楊振寧獲諾獎授獎典禮
卻不曉得，假如千年以來的化學學家們有排行，楊振寧足以躋入前20位，雖然跟愛因斯坦、牛頓、麥克斯韋、霍金那些偉大的名子并列都不突兀。
有人說，他是現(xiàn)今在世最偉大的化學學家；也有人說，他的幾大研究成果，幾乎奠定了整個20世紀后半葉基礎(chǔ)數(shù)學學界成就的基石。
1949年楊振寧在耶魯高等研究院
可這種成就，為何沒有被大部份人具體認知呢？
一方面，楊振寧的研究比較晦澀，初中學的數(shù)學完全接觸不到；也不像霍金的宇宙學研究，跟“時間旅行”這樣的超酷話題結(jié)合，自然有留傳度。
另一方面，就是關(guān)于楊老“私人生活”的傳言被過度渲染、放大，并加入了不切實際的猜疑。
不管是所謂“老夫少妻”還是所謂“國家最困難的時侯加入德國籍”，惡意滿滿的報導(dǎo)滿天飛，但也賺足了眼珠。
要曉得，當錢學森被問到“為什么楊振寧沒歸國？”時，錢老這么回答：
“是國家要他留在美國，他在加拿大的作用遠比國外大。”
結(jié)合彼時國外的理論化學學界研究狀況，楊振寧在英國做研究，除了能得到更充足的經(jīng)費支持，也更易于在國家上交流與訪學，能夠為全人類作出巨大貢獻。
更重要的是，身在異國的楊老也仍然情系祖國。
在英國的時侯，楊振寧多次籌措資金，組織中國學者到日本訪學；并在1997年建議復(fù)旦學院創(chuàng)立高等研究中心，并親力親為呼吁和培植人才……楊老為中國科學界作出的貢獻，不勝枚舉。
可仍然架不住部份網(wǎng)友用“不愛國”的大禮帽去污名化那位本應(yīng)是華人驕傲的科學家。
甚至還有人以“小人之心”揣測楊老改回中國籍，是為了歸國養(yǎng)老▼
至于婚姻生活，只能說對著一位人類杰出科學家的私生活指賜教點的行為，實在是令人發(fā)笑。
可對于圍觀群眾來說，沉悶的科學研究，那里有名人八卦來得有趣呢？
如同是“波蘭淫婦”的污名蓋過居里夫人的偉大成果；如同是你們對林徽因愛情生活的關(guān)心，遠超對她在古建筑保護上的貢獻的了解……
好多年間，作為化學學家的楊振寧，也被作為“新聞人物”的楊振寧的“風頭”蓋過。
所以明天我們想帶你們回到純粹的科學本身，回到作為化學學家的楊振寧本身，一起回顧《物理學之美》一書，探源“宇稱不守恒性”的發(fā)覺過程。
這一讓楊振寧35歲就獲得諾獎的發(fā)覺背后，有一段奇妙坎坷的、充滿想像力的科學旅程。
即使是數(shù)學成績不好的小編，讀到這段舊事時，也為楊振寧、李政道、吳健雄等幾位科學家的指責精神和不懈探求感動。
01
讓我們把時間線拉回到1956年4月，第六屆羅徹斯特大會在羅徹斯特學院舉辦。這是國際高能化學大會。加洲理工大學的化學學家費曼在大會上提出：
“宇稱守恒定理有時會受到破壞嗎？”
那位不走尋常路的天才化學學家，提出這個問題時，雖然只抱有“試一試”的心理，其實他內(nèi)心深處認為這是個“魯莽”的看法。
知名化學學家費曼
因而費曼在發(fā)言時稱：“我替馬丁?布洛克提出一個問題”——馬丁?布洛克是大會期間跟他同搬去一個臥室的實驗化學學家。
令所有人沒想到的是，參加了此次大會的楊振寧，對這個問題給出了一個很長的回答。
但他的講話，布洛克雖然沒有聽懂，私下問費曼：“他講了哪些？”
費曼回答說：“我也不曉得，我不懂他講些哪些。”
當在座的各位天才腦部總算反應(yīng)過來，才意識到楊振寧提出了一個離經(jīng)叛道、震驚眾人的觀點。
而當這個觀點在未來被實驗驗證后，成為了科學史上“最令人吃驚的發(fā)覺之一”。（日本科學家斯諾語，《兩種文化與科學革命》，1959年）
這一切都要從數(shù)學學中最重要的一個基本定理說起。
02
在小學數(shù)學課中，中學生要學到好幾個守恒定理，如能量守恒定理、動量守恒定理、角動量守恒定理、電荷守恒定理，等等。
化學學家對守恒定理有一種特殊的青睞，由于守恒給了我們一種秩序，一種和諧，一種美感。
守恒的普遍性和重要性，導(dǎo)致了化學學家的深思：在守恒定理的背后，有沒有更深刻的化學本質(zhì)？
19世紀末，物理家和化學學家才總算認識到，某一數(shù)學量的守恒必然與某一種對稱性相聯(lián)系。
雖然，在小學數(shù)學中，有好多有關(guān)對稱性方面的定理，只不過沒有用“對稱性”（）來描述罷了。
比如，能量守恒定理與“時間平移對稱性”相聯(lián)系，即數(shù)學規(guī)律在t時刻創(chuàng)立，這么在另一時刻t′它也還是創(chuàng)立。
每一個守恒定理都對應(yīng)著一種對稱性——在20世紀30年代之后，對化學學家來說，這早已是一種常識，一種非常有價值的理論和工具。
但20世紀40年代末，數(shù)學學界出現(xiàn)了一個“θ-τ之謎”，一時讓化學學家們驚惶失措。
03
解釋“θ-τ之謎”之前，必須先介紹“宇稱守恒定理”（lawof）。
“宇稱”是指化學定理在左右之間完全對稱。這些對稱是一種分立的而不是連續(xù)的對稱。
假如打一個膚淺的比喻就是，一個基本粒子遵守的運動規(guī)律，它的“鏡像”粒子（即這個粒子在鏡中的像）所遵守的運動規(guī)律完全一樣。
比如：一個粒子在做速度、半徑一定的圓周運動，穿衣鏡中的那種“鏡像”粒子也會做同樣速度、同樣直徑的圓周運動，只不過若果一個左旋，另一個則右旋。
1956年曾經(jīng)，宇稱守恒定理與能量守恒定理一樣，已被覺得是數(shù)學學中的“原理”，是金科玉律、不易之典。誰也沒有想到（或有魄力）去懷疑它。
直至出現(xiàn)了“θ-τ之謎”，楊振寧和李政道二人為了解決這一讓整個數(shù)學學界為之苦悶的謎，最終開始懷疑宇稱守恒的普適性。
04
1947年，實驗化學學家們發(fā)覺宇宙射線中有一種“θ粒子”,在衰變時弄成了兩個π介子；1949年她們又發(fā)覺一種“τ粒子”可以衰變?yōu)?個π介子。
這其實不是哪些令人矚目的大事，但隨著實驗的進展，人們發(fā)覺θ粒子和τ粒子不僅衰變的形式、結(jié)果不一樣以外，其他方面的性質(zhì)幾乎完完全全一樣。但從衰變的形式和結(jié)果來看，θ粒子與τ粒子的宇稱不同，θ的宇稱為偶，而τ則具有奇宇稱。
假如θ粒子和τ粒子真是同一個粒子，那不就違反了宇稱守恒定理嗎？
于是，只能在兩個選擇中決定抉擇：
要么覺得θ和τ粒子只能是不同的粒子，以挽救宇稱守恒定理；要么承認θ和τ是同一個粒子，而宇稱守恒定理在這些弱互相作用支配下的衰變中不守恒。
在開始一段時期里，人們囿于傳統(tǒng)的信念，根本不樂意相信宇稱會真的在弱互相作用中不守恒，因而都竭力改進實驗設(shè)備和技巧，找尋θ粒子和τ粒子之間的其他不同點，以證明它們是不同的兩種粒子。
然而，一切努力均勞而無功。
化學學家又一次深陷了迷茫和思考之中。這些情形正如楊振寧所說：
那時侯，化學學家發(fā)覺她們所處的情況，就似乎一個人在一間黑房間里摸索出路一樣，他曉得在某個方向上必將有一個能使他脫離困局的門。但是這扇門到底在那個方向上呢？
而敢于指責鐵律，成功打破“黑房間”的，正是楊振寧、李政道、吳健雄等幾位化學學家。
05
在解決“θ-τ之謎”的過程中，楊振寧與比他年青4歲的李政道開始了輝煌的合作。
1946年夏天，李政道從西北聯(lián)大到日本后步入華盛頓學院攻讀化學系研究生。他選華盛頓學院的誘因之一是由于這兒有享譽世界的數(shù)學學大師費米院士。
那時楊振寧剛好也在華盛頓學院，在他的介紹下費米院長成了李政道的導(dǎo)師。
年青時的楊振寧和李政道
1953年，李政道到阿根廷學院任教（1956年晉升為院長），為了繼續(xù)二人早已開始的合作，她們?nèi)撕炗喠嘶ハ嘣L問的制度。
楊振寧每周抽一天時間去秘魯學院，李政道則每周抽三天到耶魯或布魯克海文。這些例行互訪繼續(xù)了6年。楊振寧曾追憶說：
那些年里，我們彼此互相了解得這么之深，因而看來甚至能曉得對方在想些哪些。
然而，在知性、感受和趣味等諸方面，我們又很不相同，這種差別對我們的合作有所助益。
在θ-τ之謎引發(fā)化學學界極大關(guān)注之時，楊振寧和李政道其實也特別關(guān)注這一件大事的動向。
這時，耶魯中級研究院夏季學期早已結(jié)束，楊振寧和家人到布魯克海文渡假。在度周末間，他和李政道之間的每周兩次互訪，依然繼續(xù)保持。
大概是4月末或5月初的某三天，楊振寧驅(qū)車抵達智利例行拜訪。
他把李政道從辦公室接下來，把車停在倫敦市百老匯大道和125街拐角處，由于附近的餐館還沒有開門營業(yè)，她們就到附近的一家“白玫瑰奶茶館”繼續(xù)討論“θ-τ之謎”。然后她們又到“上海菜館”吃晚飯，邊吃邊討論……
李政道和楊振寧在斯坦福的密切合作
楊振寧和李政道合作的論文完成，10月份以《弱互相作中宇稱守恒的問題》為題在《物理評論》上發(fā)表。
她們的推論被數(shù)學學界曉得之后，大部份化學學家覺得違背宇稱守恒幾乎是不可能的事情，像知名的化學學家維格納、朗道（L.D.，1908—1968）、泡利，開始都持堅決反對的心態(tài)。
當時被人們覺得最偉大的理論化學學家泡利在給韋斯科夫（V.F.，1908—2002）的一封信中說：
“我不相信上帝是一個沒用的左撇子，我樂意打一個大賭，實驗一定會給出一個守恒的結(jié)果。”
但楊振寧和李政道曉得，她們的假說究竟是對是錯，只有用實驗來檢驗。
06
想請一位實驗化學學家來做驗證假說的實驗并不這么容易。
實驗化學學家們苦惱于——究竟值不值得做一個實驗來檢驗弱互相作用中宇稱是否守恒呢？更畢竟，楊振寧和李政道設(shè)計的幾個實驗都十分困難。
幸好這時，李政道想起了向羅馬尼亞學院的同學吳健雄求救。
在和李政道的討論中物理學家楊振寧，吳健雄認識到對于研究β衰變的原子核化學學家來說，這是做一個重要實驗的黃金機會，不可以隨便錯過。
吳健雄在實驗室
1956年6月初，吳健雄決定同英國國家標準局的4位化學學家安布勒、海沃德、霍普斯和赫德遜一起合作，做β衰變中宇稱是否守恒的實驗。
隨著吳健雄實驗的進展物理學家楊振寧，數(shù)學學界開始有更多的人關(guān)心和討論這件事，氛圍比半年前熱鬧多了，有趣的故事也紛紛出籠。
07
1989年以74歲高齡因“發(fā)展了原子精確波譜學”獲諾貝爾化學學獎的拉姆齊（N.F.，1915—2011），那時想借助橡樹嶺國家實驗室的設(shè)備做實驗，檢驗弱互相作用中宇稱是否守恒。
費曼得悉此事后，那位在日本科學界才高八斗、滿腹珠璣的卓偉之才，立刻說：“那是一個瘋狂的實驗，不須要浪費時間在那前面。”
他還建議以10000∶1來賭這個實驗絕不會成功。
拉姆齊回答說：“如果實驗成功，我和我的中學生會得到諾貝爾獎；倘若不成功，我的中學生也有了博士論文的題目。”
后來，她們將賭注改為50∶1；再后來，因為橡樹嶺國家實驗室不支持，拉姆齊的實驗沒弄成。
而上文提及的知名化學學家泡利，得悉吳健雄正打算用實驗檢驗時，立刻回信給韋斯科夫說：“愿意下任何數(shù)量的賭注，來賭宇稱一定守恒。”
他還對一位叫坦默爾的化學學家說：“像吳健雄那么好的實驗化學學家，應(yīng)當找一些重要的事去做，不應(yīng)當在這些顯而易見的事情上浪費時間。
與吳健雄合作做宇稱守恒實驗的
新加坡國家標準局的三位化學學家∶
安布勒（右一）、海沃德和赫德遜（左一）
然而泡利和費曼都沒有料到，到了1956年新年節(jié)時，吳健雄小組的實驗早已差不多可以說是成功地證明了：宇稱的確在弱互相作用中并不守恒。
08
1957年1月4日羅馬尼亞學院化學系例行的“星期五晚餐”聚會上，李政道迫不及待地把實驗的結(jié)果告訴了與會的人。
當時與會的有一個叫萊德曼（L.M.，1988年獲得諾貝爾化學學獎）的實驗化學學家看到這個消息后，立刻用另一個實驗來檢驗宇稱是否守恒，結(jié)果4天就有了結(jié)果。
1月8日上午6點，萊德曼用電話告訴李政道說：“宇稱定理死了。”
1月5日，楊振寧給正在加勒比海渡假的奧本海默（J.R.，1904—1967）發(fā)了一封電報，把吳健雄的實驗結(jié)果告訴了他。奧本海默回電只有幾個字：“走出了大門。”
1月15日，吳健雄等人的實驗報告論文完成，寄給了《物理評論》。這三天，波蘭學院還舉辦了新聞發(fā)布會，宣布了這一實驗結(jié)果。
θ-τ之謎最終被解開了，這是一個無可比擬的、重大的革命性進展。劍橋?qū)W院的奧托·弗里什在當時的一次講演中說：
“宇稱是不守恒的”這樣一句令人難解的話語，像新的福音一樣傳遍了全世界。
09
整個科學界在驚訝以后，開始想：
為何在這個重大歷史轉(zhuǎn)折點上，恰恰是三位亞裔化學學家引導(dǎo)化學學界跨過歷史的門檻，解決了一個“物理學理論根本結(jié)構(gòu)”的問題，使人們的根本認識發(fā)生“一次偉大解放”呢？
《科學日本人》的編輯、著名科普畫家伽德納（M.）覺得，中國文化素來指出和注重對稱中富含的不對稱性。
中國的陰陽符號，是一個非對稱分割的圓
這些對稱—不對性的美學思想傳統(tǒng)似乎早就潛移默化的影響著楊振寧和李政道，使她們比更注重對稱性的西方科學家更容易打破西方科學美學傳統(tǒng)中保守的一面。
楊振寧和李政道的發(fā)覺，深刻影響了科學理論的結(jié)構(gòu)，給科學認識帶來一次偉大的解放。
所以，1957年的諾貝爾化學學獎迅即授給了楊振寧和李政道這兩位年青的化學學家。
1957年楊振寧（左1）和李政道（左2）
在諾貝爾獎的頒獎儀式上
一個影響這么重大的理論從提出到得獎只有不到三年的時間，在諾貝爾獎50多年授獎史上，是非常罕見的，費曼以前說：“這是獲諾貝爾獎最快的一次”。
值得一提的是，這一偉大成就，其實與吳健雄的實驗否認有密切的、決定性的關(guān)系；可惜，吳健雄竟沒有因而獲諾貝爾獎，不能不說是諾貝爾獎授獎史上的一個極大的遺憾。
10
而此次諾獎，僅是楊振寧輝煌成就的開場。
后來，楊振寧又與米爾斯合作，提出了“楊-米爾斯場”理論，這一“奠基石級別”的貢獻，被覺得是20世紀的重大成就之一，實現(xiàn)了化學學家百年的夢想，讓數(shù)學學界“大一統(tǒng)理論”看到了希望。
1994年鮑爾獎授予楊振寧時的頒獎詞這樣說：
這一理論模型早已與牛頓、麥克斯韋、愛因斯坦的成就抗衡，并必然將對未來形成可相提并論的影響。
楊老曾說過這樣一句話：我這一生最重要的貢獻，是改變了中國人自覺不如人的心理。
我們向楊振寧先生致敬，向強悍的國家致敬，向每一位發(fā)光發(fā)熱的中國人致敬！
《物理學之美》
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