物理学家杨振宁:在联大习得了美妙的数学风格

2013年04月01日16:32  新浪历史   收藏本文     
物理学家杨振宁物理学家杨振宁

导语

杨振宁在数学方面受到的这些启蒙,事实上对他一生物理工作中都带有清简美妙的数学风格,有着非常大的影响。他后来曾经写道:我的物理学界同事们大多对数学采取功利主义的态度。也许因为受我父亲的影响,我较为欣赏数学。我欣赏数学家的价值观,我赞美数学的优美和力量:它有战术上的机巧与灵活,又有战略上的雄才远虑。而且,堪称奇迹中的奇迹的是,它的一些美妙概念竟是支配物理世界的基本结构。

杨振宁简介
杨振宁,1922年出生于安徽省合肥县(今肥西县),著名美籍华裔科学家、诺贝尔物理学奖获得者。其于1954年提出的规范场理论,于70年代发展为统合与了解基本粒子强、弱、电磁等三种相互作用力的基础;1957年由于与李政道提出的“弱相互作用中宇称不守恒”观念被实验证明而共同获得诺贝尔物理学奖;此外曾在统计物理、凝聚态物理、量子场论、数学物理等领域做出多项贡献。

  数学的启蒙

  1937年杨振宁杨振宁才真正地尝到战乱生活的滋味,那一年他还不到15岁,刚念完崇德中学的高一。

  入侵中国的日本军队是有备而来的,到7月底北京和天津便相继陷落。杨振宁的母亲罗孟华那个时候已怀孕数月,分娩在即,杨武之于是带着全家大小,乘坐火车经过天津到了南京,改换乘轮船到芜湖,再坐公共汽车回到合肥老家。杨武之在清华大学教书略有积蓄,早些年已托在老家的弟弟杨力磋在合肥北油坊巷买下一栋住宅,杨家大小于是就住进这间房宅,杨家最小的男孩杨振复也就在这里出生。

  北京和天津沦陷了以后,在北京的清华大学、北京大学和在天津的南开大学便南迁到湖南长沙,联合成立为临时大学,由三个学校的校长梅贻琦梅贻琦、蒋梦麟和张伯苓共同主持校务。杨武之在合肥安顿好家小之后,就兼程赶往长沙的临时大学去了。

  杨武之和弟弟杨力磋的感情很好,两人虽年幼便相继失母丧父,但一人念书、一人营商,皆有所成。杨振宁母子多人在合肥便由后来成为合肥商界代表人物的杨力磋照顾。

  1937年9月,杨振宁进入合肥大书院的泸州中学继续高二的学业。不久之后,日军的飞机便开始对合肥频繁空袭,泸州中学就转移到巢湖西岸的三河镇,但是战争日益逼近,泸州中学也不得不停办。同年的12月13日南京陷入日军之手,日军进城后大 肆烧杀掳掠,为时一周,惨死者达30万人,是为“南京大屠杀”。

  1937年12月,杨武之由湖南长沙赶回三河镇附近的桃溪镇,这个时候临时大学已经决定迁往昆明,于是杨武之杨武之带着一家大小,由桃溪镇经过安徽的六安、宿松和湖北的黄梅等地,到达了汉口。再由汉口坐火车到了广州, 经过香港搭船到了越南的海防,然后取道越南河内,沿红河北上,经过老街到中国云南河口,再搭滇越铁路火车,整个行程5000公里,到1938年2月才到达昆明。

  1938年,杨家七口在昆明城内西北角文化巷11号租赁的房子住下之后,杨振宁进了昆华中学念高二。那个时候辗转流离而来的 中学生非常之多,教育部在那年夏天公布一项措施,所有学生不需要文凭,可以凭同等学力报考大学,所以杨振宁念完高二以后,就参加了统一招生考试,在两万多 的考生中,以第二名考进西南联大西南联大。

  杨振宁报考的时候,因为对化学很感兴趣,于是报考了西南联大的化学系,后来发觉物理更合他的口味,便转到了物理系。

  1938年到1942年,杨振宁在西南联大念了四年大学,他后来回忆道:“那时联大的教室是铁皮屋顶的房子,下雨的时候,叮当之声不停,地面是泥土压成的。几年以后,满是泥坑。一些教室和图书馆窗户没有玻璃,风吹时必须用东西把纸张压住,否则就会被吹掉。”

  相对于如此贫弊的物质条件,西南联大西南联大却有着最优秀的一流师资,他们不只是北大、清华和南开大学的教授,更是当时中国文化思想界的代表人物。另外当时民气凝聚,一心要打赢这场民族存亡的战争,这些因素使得从1938年到1946年,存在只有8年时间的西南联大,成为中国近代教育史上的一个奇迹。

  杨振宁正是这个教育奇迹中的受益者。西南联大当时因为名师如云,像一年级的国文,就采用轮流教学法,每个教授讲一两个星期。这种可能在教学上产生混乱的办法,却因为老师的优秀,使得杨振宁受益甚多,当时教过杨振宁的国文老师有朱自清朱自清、闻一多、罗常培和王力王力等人,皆是一时之选。

  在科学方面,教杨振宁大一物理的赵忠尧、大二电磁学的吴有训和力学的周培源,以及大三原子核物理的张文裕,都是在美国或英国受过良好科学训练,后来在中国近代科学史上有代表地位的科学家。

  杨振宁说对他影响最深的两位教授是吴大猷和王竹溪,吴大猷引领他走上对称原理的研究方向,王竹溪给了他统计力学方面的启蒙,而这正是杨振宁后来在科学上创造顶尖地位的两个领域。

  中国做理论物理研究得博士学位第三人的吴大猷,1934年由美国密歇根大学回到北大任教,作育甚多中国近代的物理人才。杨振宁认为吴大猷带头将量子力学引入中国,对中国近代科学发展贡献很大。1941年吴大猷在西南联大西南联大教古典力学和量子力学,杨振宁成为他班上的学生,同班的同学还有黄昆、黄授书和张守廉。吴大猷说,这是一个从不易见的群英会。

  杨振宁在物理方面得到很好的启发,而他在数学方面是很有天分的,这个时候也在西南联大教书的父亲杨武之,不像早几年那样不鼓励杨振宁太快地进入数学领域,而开始主动地介绍一些数学方面的书给他看。杨振宁记得父亲介绍给他最早的关于数学的两本书是哈代(G. H. Hardy)所著的《纯数学》(Pure Mathematics)和贝尔(E. T. Bell)写的《数学名人传》(Men of Mathematics)。

  哈代是英国著名的数学家,他曾经因通信发掘了印度近一百年最伟大的天才数学家拉马努金(Srinivasa Ramanujan),传为美谈。哈代的这本书,范围非常广泛,从微积分到数论,是一本谈论数学精神的书,中间还有很多19世纪数学家才会问的问题,这本书给了杨振宁在数学方面很大的启发。

  其实杨振宁早几年就已经喜欢在父亲的书架上翻看一些英文和德文的数学书籍,虽然杨振宁有许多地方看不懂,杨武之总是叫他不要着急慢慢来。后来杨武之虽然给杨振宁介绍了数学的精神,却不赞成杨振宁念数学,因为他认为数学不够实用。

  1941年杨振宁要写学士毕业论文,去找吴大猷寻求指导,吴大猷给了他一本物理期刊《现代物理评论》(Reviews of Modern Physics),叫他研究其中一篇讨论分子光谱学和群论关系的文章。杨振宁回家把文章给父亲看,杨武之不是念物理的,却很了解群论,于是就给了杨振宁自己在芝加哥的老师迪克森迪克森(L. E. Dickson)所写的一本小书《近代代数理论》(Modern Algebraic Theories)。

  杨振宁非常欣赏这本小书,他说因为它很精简,没有废话,在20页之间就把群论中的“表示理论”非常美妙地完全讲清楚了。杨振宁说他学到了群论的美妙和群论在物理中应用的深入,这对于他后来的工作有决定性的影响。

  杨振宁在数学方面受到的这些启蒙,事实上对他一生物理工作中都带有清简美妙的数学风格,有着非常大的影响。他后来曾经写道:

  我的物理学界同事们大多对数学采取功利主义的态度。也许因为受我父亲的影响,我较为欣赏数学。我欣赏数学家的价值观,我赞美数学的优美和力量:它有战术上的机巧与灵活,又有战略上的雄才远虑。而且,堪称奇迹中的奇迹的是,它的一些美妙概念竟是支配物理世界的基本结构。

  杨武之对于杨振宁几个弟妹的教育也都非常注意,在战乱迁徙的时候他们难免失学,杨武之就在家里亲自教导这几个孩子。杨家有一面小的黑板,这面小黑板除了用来教育几个小的弟妹古文、诗书、算术和英文之外,也常常是杨振宁和父亲讨论数学的天地。杨振平一直都还记得,大哥和父亲常常一面在黑板上写着许多奇怪的数学符号,一面在讨论中提到什么“香蕉”(相交)和听起来像是“钢笛浪滴”(Comptes Rendus,法国科学院报告)的法国学术杂志的名字。

  杨振宁也常常把父亲介绍给他的《数学名人传》中一些著名数学家的故事,分章分节讲给弟妹们听,因此在杨家的孩子中间,像笛卡儿、费马等一些数学历史上的名人,很早就是他们耳熟能详的对象,杨家确实可以算是一个数学家庭了。

  杨振宁因为比弟妹们大上8岁到12岁,因此不但常常把在学校里的事情和在书本上看到的故事讲给弟妹们听,弟妹们的课业和行为也都是由他来督导教育的。毫无疑问的,杨振宁是一个有权威的兄长,弟妹们很服从他的管教。他常常用花生米来做奖赏,如果弟妹们在课业和家里行为上有好的表现,他就记上一个红星,一个星期以后每一颗红星可以得到一粒花生米的奖赏,如果红星够多的话,甚至还有到昆明城里去看电影的机会。不过据杨振宁的弟妹们说,也有一些花生米一直到杨振宁出国都没有兑现。

  1940年秋天,杨家在昆明小东角城租住的房子被日本飞机炸中,幸好家人都躲在防空洞里,但是仅有的一点家当全部化为灰烬。杨振宁还记得几天以后,他带着一把铁锹回去挖出几本还可以用的书时,那种欣喜若狂的情景。

  杨家遭此巨变,一家人只得迁到昆明西北郊的龙院村居住,那是一个穷乡僻壤的农村,生活条件更加的困苦,白天可以看到蛇行屋梁之上,夜半时分后面山上还有 狼嚎之声。杨武之每天要骑脚踏车往返昆明西南联大和龙院村的家,有一天夜里因为天黑,脚踏车从崎岖泥泞的堤埂上滑到下面水沟里,杨武之浑身是泥,几处受伤。

  杨振宁家里的情况,在当时的西南联大西南联大并非罕见,许多教授家里也都是无隔宿之粮、需典当度日的窘境,杨家到战争结束时,也是到了无隔夜之炊的境地。 杨振宁说,他的母亲是一位意志坚强而又克勤克俭的妇女,为了一家七口的温饱,她年复一年从早到晚辛苦操劳,孩子身上穿的,都是她补了又补、改了又改的旧衣 服,连袜子都要补。那个时候杨振宁也经常是穿着一身军装改的旧衣服,连报考庚款留美报名表上用的都是那张“戎装”照片。

  杨振宁说,他母亲坚忍卓绝的精神支持全家度过了八年抗战时期。战争结束时,全家个个清瘦,但总算人人健康。

  西南联大“三剑客”

  这个年代的杨振宁,已经不像在北京清华园说自己将来要得诺贝尔奖那样,被父亲杨武之认为是一种童言童语,现在西南联大校园里,杨振宁已经有了天才的名号,不少人都觉得他将来一定大有成就,这个时候杨武之也认为杨振宁是90分以上的学生,确实可能得到诺贝尔奖。

  杨振宁对自己也很有自信心,志向远大,他1942年西南联大物理系毕业以后,又考进了研究院,这个时候他和已经认识的黄昆、张守廉成为了同班同学。从燕 京大学毕业的黄昆黄昆,考的是西南联大的北京大学研究院,跟随吴大猷做研究;张守廉和杨振宁考的是清华大学研究院,张守廉是周培源的学生,杨振宁跟随王竹溪做有关统计力学的论文。

  在他们念研究院的时候,由于研究生的待遇不好,家里经济情形也很糟,所以杨武之就找他的一个同学,当时昆 明昆华中学校长徐继祖给他们三人找了一个教员的工作,在昆华中学教三个班,他们每个人教一班,薪水由三个人来分。由于在学校教书,昆华中学还给了他们一个房间住,这个新的建筑比起西南联大西南联大研究生宿舍好多了。

  杨振宁他们三个人白天都在西南联大西南联大校园里上课、吃饭和上图书 馆,晚上才回到3公里外的昆华中学宿舍睡觉。因为大学校园里没有供应食水的设备,所以他们养成一个习惯,每天晚饭后回昆华中学以前,都会到大学附近三条街 上的茶馆里,喝一两个小时的茶,并且天南地北无所不谈。

  杨振宁说,这些在茶馆里喝茶的时间,他们三人真正认识了彼此。他们讨论和争辩一切的一切:从古代的历史到当代的政治,从大型宏观的文化模式到最近看的电影里面的细节。茶馆里的客人也有一些学生,可是大多数是镇民、马车夫和由远处来的商人。大家都高谈阔论,而杨振宁他们三人通常声音最大,有的时候正当他们激烈地辩论时,会突然意识到声音太大,因为大家都正看着他们,但是他们并不因 此而停下未完成的辩论。

  但是困苦生活背后整个大时代的动荡和不安,有的时候还是会闯进杨振宁他们相对来说单纯的学生生活,使他们终生难忘。

  杨振宁记得,好几次坐在凤翥街的茶馆里,看见一队一队的士兵押着一些犯人向北方走去,走向昆明西北郊的小丘陵地带,那里满布着散乱的野坟。每个犯人都背着一块白色的板子,上面写着他的名字和罪行。大多数的罪犯都静静地跟着士兵走,有少数喊着一些口号,像:“二十年后,又是一条好汉!”每次当这种队伍走过时,茶馆里的喧 闹声就会突然停止。然后,远处预期的枪声响了,他们都静静地坐着,等待着士兵们走回来,向南方回到城里去。

  那个时候因为他们总是在 西南联大和昆华中学间来来去去,所以杨振宁总是背着一个大书包,里面装了很多的书,因为杨振宁比黄昆和张守廉都小两岁,所以黄昆给他取了一个“小孩背着个大包裹”的外号。杨振宁的穿着比较土气,但是在思想方面非常的灵活,对于看物理做学问,杨振宁当时发明了两种说法,一种是俯视,一种是趴视,杨振宁主张做 学问要站得比较高,要俯视,不能够趴视。

  杨振宁、黄昆和张守廉因为天天都在一起,所以感情变得非常密切。杨振宁在茶馆的辩论中,观 察到黄昆是一个公平的辩论者,不会坑害他的对手,不过黄昆有一个趋向,就是往往喜欢把他的见解推向极端。黄昆也说自己比较极端,说杨振宁和张守廉都是天 才,张守廉比较怪一点,就叫做张怪,杨振宁对于朋友人情都照顾得很好,是一个最正常的天才。他们三个人在当时的西南联大和茶馆里小有名气,甚至有“三剑客”的说法。

  杨振宁、黄昆和张守廉三个人在昆华中学教了一个学期,觉得每天在西南联大西南联大和昆华中学两头跑很不方便,所以就放弃了教书工作,搬进各自的大学研究生宿舍。后来黄昆去了英国,张守廉也到美国留学,还和杨振宁同在纽约州立大学石溪分校,他们终生都维持着亲密的友谊。

     来源:《规范与对称之美:杨振宁传》 作者:江才健  出版:广东经济出版社

 

(责编:董乐)

文章关键词: 联大 杨振宁 黄昆 杨武之 物理学 数学

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