文/楊振寧
近日,楊振寧應(yīng)邀前往中國科學(xué)院大學(xué)演講,與近兩千研究生分享了自己的學(xué)習(xí)與研究經(jīng)歷。
我是1922年在安徽合肥出生的。因為父親做了清華大學(xué)教授,7歲開始,我住進了清華園。我對物理學(xué)第一次產(chǎn)生興趣,是在看了《神秘的宇宙》之后。因為書里講了在20世紀初物理學(xué)中的重大革命,包括了量子學(xué)和相對論。
清華大學(xué)、南開大學(xué)、北京大學(xué)聯(lián)合成立了西南聯(lián)合大學(xué),1938年開始招生。那年夏天,我中學(xué)5年級剛念完,還缺一年才有中學(xué)文憑??墒钱敃r因為中學(xué)生流失很多,所以教育部下令,中學(xué)不畢業(yè)也可以參加考試,叫做同等學(xué)歷,我就以這個資格考進了西南聯(lián)大。
四年念完后,我又進了西南聯(lián)大的研究院,兩年后獲得碩士學(xué)位。那時物理系研究生有六七個同班的,我和黃昆、張守廉住在一間屋子里。
我們?nèi)齻€人在西南聯(lián)大的時候整天辯論,聲音很大,所以大家叫我們“三劍客”。記得有一次我們所爭論的題目是關(guān)于量子力學(xué)中測量的準確意義,這是哥本哈根學(xué)派一個重大而微妙的貢獻。那天從開始喝茶辯論,到晚上關(guān)了燈上床,辯論仍然沒有停止。我現(xiàn)在已經(jīng)記不得那天晚上爭論的確切細節(jié)了,也不記得誰持有什么觀點,但是我清楚地記得,我們?nèi)俗詈蠖紡拇采吓榔饋?,點亮了蠟燭,翻看海森堡的《量子理論的物理原理》,來調(diào)解我們的辯論。
這種辯論是無休止的,不止物理學(xué)的,天下一切的事情都在我們討論范圍。我想這個對于每一個年輕人,這種辯論都是有很大的好處,可以增加知識,增加視野,更增加了解別人的思想方法。
我一生中2/3的工作在對稱理論,是吳大猷先生帶我走的;1/3在統(tǒng)計力學(xué),是王竹溪先生帶我走的。
一個年輕的研究生,如果能夠走到一個領(lǐng)域,而這個領(lǐng)域在以后五年、十年、二十年是發(fā)展的話,那么你就可以跟著這個領(lǐng)域共同發(fā)展,這是最最占便宜的事情。
在1945年抗戰(zhàn)勝利以后,我考取留美公費,到美國芝加哥大學(xué)做研究生,獲得了博士學(xué)位。在芝加哥大學(xué)有兩位物理教授對我最有影響,一位是愛德華·特勒,那個時候他還不到40歲,是一個聰明絕頂?shù)奶觳拧?/p>
在20世紀50年代,大家曉得原子彈做完以后,要用原子彈來引爆一個氫彈。這個竅門很多年沒能解決,最后解決這個竅門的主要研究人員之一就是特勒,所以國際上說他是氫彈之父。
另外一位是恩里科·費米教授,他是20世紀最重要的物理學(xué)家之一。就是他率領(lǐng)二三十個物理學(xué)家,第一個做出反應(yīng)堆,制造的地方就在芝加哥大學(xué),所以芝加哥大學(xué)現(xiàn)在有一個小的廣場,上面有一個雕塑是來紀念人類第一次用核能發(fā)電。
我在芝加哥大學(xué)學(xué)的物理對我非常重要,我在西南聯(lián)大學(xué)的物理也非常重要,可是這兩種物理的學(xué)法有一個分別。
在聯(lián)大的時候,我所學(xué)的物理學(xué)方法是推演法(理論——現(xiàn)象)。我到芝加哥大學(xué)以后發(fā)現(xiàn),他們想的恰恰是反過來的,即歸納法(現(xiàn)象——理論),從現(xiàn)象開始,歸納出來理論。而我自己覺得在聯(lián)大時推演法學(xué)得非常好,后來根據(jù)這個根基,又吸收了歸納法的精神,將二者結(jié)合起來,就是我非常大的幸運。
1946年到1947年,是我感覺最困難的一年。因為在昆明的時候?qū)W了很多理論物理,可是基本上沒做過什么真正的實驗,而物理學(xué)根基是在最后的實驗。
到芝加哥大學(xué)的時候,我就下了一個決心,要寫做實驗的博士論文。當時艾里遜教授在做一個加速器,他帶了有六七個研究生,我就是其中之一。前后做了20個月??墒俏也粫鰧嶒灒渴直磕_的,所以實驗室里的同學(xué)都笑我:“Where thereisBang,thereisYang!”后來我懂得,自己不是做實驗物理的材料,就不做了。
而理論方面我一去就找了特勒,他給了我?guī)讉€題目,但都不合我的胃口。他喜歡的題目和研究方法跟我不一樣。在和他做了一個題目后,他認為結(jié)果很好,要我把它寫出來,我卻寫不出來。這樣幾個月后,他跟我都知道,我們不是一類的理論物理學(xué)家,我就開始自己找題目了。
幸虧我在聯(lián)大的時候?qū)W了很多東西,有好幾個問題是別人做了,但還沒有完全解決,我就把這些問題拿出來研究。
在那一年一共研究了四個問題。第一個是貝特在1930年關(guān)于自旋波的數(shù)學(xué)工作;第二個是昂薩格做的統(tǒng)計力學(xué);第三個題目是泡利關(guān)于場論的文章;第四個是特勒的一個理論。
這四個題目我都去研究了,每一個花了好幾個禮拜到一兩個月。結(jié)果前三個都不成功!比如說昂薩格的文章,看不懂。他說把公式一換到公式二里頭就得出公式三,照著做果然是對的。說不懂,最主要的是他為什么要這么走?只是跟著一步步操作下來,不能夠算了解。
不過幸好第四項做出來的東西,特勒發(fā)生了興趣。他來找我說,你不一定要寫個實驗的論文,這個題目上做得很好,把它寫出來,我就接受這個作為你的博士論文。所以以第四個題目的工作得到了芝加哥大學(xué)的博士學(xué)位。但由于前三個題目都是沒有成功,所以在1947年,我曾經(jīng)在給黃昆的一封信中,說自己理想破滅。
可是我今天要特別講的是,前三項花的力量并沒有白費,因為后來都開花結(jié)果了!
在1948年得了博士學(xué)位以后,我留在芝加哥大學(xué)做了一年助教。1949年理論物理有個新的發(fā)展,叫做重整化理論,是個嶄新的理論。芝加哥大學(xué)沒人做這個。所以我就請求到普林斯頓一個知名的高等研究所做博士后。這是一個很小的機構(gòu),只有十幾個教授,幾百個博士后以及一些訪問學(xué)者。我在那里前后待了17年。
第一學(xué)期因為一個同坐班車的機會,路丁格對我說,昂薩格難懂的文章被一個考夫曼的新方法解決了。他在僅幾分鐘的功夫里,告訴我新方法的關(guān)鍵部分,是幾個反對易矩陣,而我對這部分極熟悉。所以一到研究所,立刻把新的想法用到昂薩格的問題上去。不過用了兩三個鐘頭,就完全做通了。后來我也就成為這個領(lǐng)域的一個重要貢獻者。
為什么我能夠從路丁格的話得到那么大的好處呢?第一,因為我曾經(jīng)在昆明仔細做過狄拉克矩陣的研究;第二,更因為在1947年的不成功,但對昂薩格工作的研究使得我對于總體的困難有所了解,問題在哪里比較有掌握。所以等到路丁格的出現(xiàn),自然會把它們加在一起,也就成功了。
這說明,第一就是要有興趣!第二就是要花功夫去研究。我花了幾個禮拜去研究不成功,但那不要緊,不成功是為后來鋪了路;第三是要有機遇,當然這是要有點運氣,我那天碰見了路丁格,產(chǎn)生了突破。
要做好一個科學(xué)研究,最重要的三個步驟是興趣、努力的準備和最后突破。這三步曲也是后來我所有研究工作所遵循的路線!