楊振寧：天才的抉擇

10月18日，諾貝爾物理學(xué)獎獲得者，中國科學(xué)院院士、清華大學(xué)教授、清華大學(xué)高等研究院名譽(yù)院長楊振寧先生，因病于北京逝世，享年103歲。

楊振寧先生1922年生于安徽合肥，一生以科學(xué)拓荒者之姿，改寫人類對“力”的理解：與米爾斯提出“楊–米爾斯規(guī)范場論”，奠定后來粒子物理標(biāo)準(zhǔn)模型的基石；與李政道合作提出弱相互作用中“宇稱不守恒”，并于1957年獲諾貝爾物理學(xué)獎；提出“楊–巴克斯特方程”，開啟統(tǒng)計(jì)物理與數(shù)學(xué)的新方向。他在粒子物理、場論、統(tǒng)計(jì)物理與凝聚態(tài)物理等領(lǐng)域的諸多創(chuàng)見，影響深遠(yuǎn)。

在中國，楊振寧最初的名氣是由諾獎帶來的。1957年，楊振寧與李政道因共同提出宇稱不守恒獲得諾獎物理獎。

不過，這既不是楊振寧唯一一個諾獎級的貢獻(xiàn)，也不是他迄今為止最重要的貢獻(xiàn)。無論學(xué)界還是楊振寧本人，都多次提到過，“非阿貝爾規(guī)范場理論”才是楊振寧迄今最重要的理論成果。

1992年，諾貝爾物理學(xué)獎得主丁肇中曾說：“提到20世紀(jì)的物理學(xué)的里程碑，我們首先想到三件事，一是相對論（愛因斯坦），二是量子力學(xué)（狄拉克），三是規(guī)范場（楊振寧）。”

此刻與先生惜別，我們回望其生平與學(xué)術(shù)脈絡(luò)，致敬這顆“20世紀(jì)華人中的頂級大腦”。

天才的起點(diǎn)

楊振寧生于紛亂年代。1921年，楊振寧的父親楊武之，離開了合肥、在安徽小城安慶教書。安慶以前叫懷寧，楊武之為了紀(jì)念，就給他的大兒子取名楊振寧。

“知子莫若父。”楊振寧的天分，很早就被父親注意到了。

1935年，楊武之在楊振寧的一張照片下寫下，“振寧似有異稟，吾欲字以伯瓌”。“伯”意為長子，“瓌”通“瑰”，意思是美麗、珍奇。用“伯瓌”作為兒子的字，可見父親的期許。

不過，或許是天才的早年注定波折，在楊振寧出生后10個月，父親就離開他很長一段時間。

楊武之是一位數(shù)學(xué)家、數(shù)學(xué)教育家。1928年，楊武之以《華林問題的各種推廣》成為中國因數(shù)論研究而獲得博士學(xué)位的第一人，也是我國研究現(xiàn)代數(shù)論并發(fā)表創(chuàng)造性論文的第一人。可見，楊振寧的興趣與“異稟”，有所淵源。

然而回到1923年，楊振寧10個月大時，楊武之考得安徽省官費(fèi)留學(xué)美國的名額，前往芝加哥大學(xué)攻讀和研究數(shù)學(xué)。此后5年時間，他與母親相依為命。

那是一段禍亂不斷的日子。楊振寧在《讀書教學(xué)四十年》里寫道：“印象最深的是那時軍閥混戰(zhàn)……我們經(jīng)常跑到鄉(xiāng)下或醫(yī)院里去躲避。因?yàn)獒t(yī)院是外國教會辦的，在那里比較保險……一次回到四古巷家里，在房子角落看到一個子彈洞。”

軍閥混戰(zhàn)，兵荒馬亂。對一雙孤兒寡母來說，生活異常艱難。

不過，生活不只是眼前的離亂。以楊振寧為主角的話，就不得不提及物理學(xué)科在當(dāng)時的發(fā)展。

那是“20世紀(jì)物理科學(xué)的革命”正酣之際。簡單來說，牛頓經(jīng)典力學(xué)的局限性得到了充分證明，人們認(rèn)識到，宇宙、天體的運(yùn)行規(guī)律上，相對論運(yùn)動學(xué)是比牛頓力學(xué)更為基本的力學(xué)體系。

而在微觀層面，人們開始對原子的結(jié)構(gòu)與能源分布進(jìn)行探索，在這里，牛頓力學(xué)也失效了，取而代之的是正在醞釀的量子學(xué)說。

楊振寧出生的前一年，也就是1921年，愛因斯坦因光電效應(yīng)理論獲得諾獎。此時，“相對論”體系已然建成，“量子學(xué)說”正在突破成見、成為了可被接受的基本假說。楊振寧后來的許多建樹，也將在微觀世界中建立。

2015年9月17日，楊振寧在合肥的一次演講中表示，做科研成果，有好幾個非常重要的因素，一個是興趣，一個是能力，最后還要有機(jī)遇，“一個人的興趣和能力恰巧與當(dāng)時有機(jī)會發(fā)展的方向重疊在一起的時候，他就有成功的希望”。

楊振寧便如此，遇上物理科學(xué)正在巨變的時期。長路漫漫任其闖。

戰(zhàn)火中求學(xué)

當(dāng)然，對上世紀(jì)20年代的楊振寧來說，再重要的物理科研成果，也沒有1928年父親楊武之的回國更重要。

獲得芝加哥大學(xué)數(shù)學(xué)博士學(xué)位后，楊武之回到中國，楊振寧的生活也發(fā)生了變化。他們?nèi)胰税岬搅藦B門，楊武之受聘為廈門大學(xué)的數(shù)學(xué)教授。

“在廈大那一年，之所以是我人生中關(guān)鍵性的一年，原因可以說是從19世紀(jì)跳到20世紀(jì)。”楊振寧1995年一次演講中如此說道。

楊武之在廈門任職一年，很快，他前往北京、在清華大學(xué)數(shù)學(xué)系任教。楊武之無疑是一位接受西式現(xiàn)代化教育的高知分子，不過，這位父親對楊振寧的教育不限于數(shù)理化，還要求他對中國傳統(tǒng)經(jīng)典和英語熟練掌握。在十一二歲時，楊振寧能夠背誦《孟子》全文。

楊振寧曾回憶說，他們一家人在清華園生活8年，“在我的記憶中是非常美麗的、非常幸福的”，但這一切終止于1937年，全面抗戰(zhàn)開始了。

在充滿戰(zhàn)爭與苦難的歲月，個人命運(yùn)的沉浮好似浮萍。楊武之一家輾轉(zhuǎn)搬遷，在1938年初抵達(dá)昆明。同后來的諸多著名學(xué)者一樣，楊振寧16歲小小的身影，匯入了“西南聯(lián)大”這一歷史上的大手筆。

1938年，在2萬名考生當(dāng)中，楊振寧以第二名的成績考入西南聯(lián)大化學(xué)系。但是在入學(xué)考試時，他提前學(xué)習(xí)了高中物理，發(fā)現(xiàn)物理學(xué)科更有趣、更符合他的口味，于是轉(zhuǎn)到了物理系。

他很快成為學(xué)校中的明星學(xué)生。著名翻譯家、與楊振寧同屆西南聯(lián)大學(xué)生許淵沖回憶說，楊振寧的數(shù)學(xué)、物理，都能考得滿分或接近滿分，是當(dāng)時全校成績最好的學(xué)生。

少年風(fēng)光的楊振寧是什么模樣呢？在西南聯(lián)大讀書的何兆武的記錄，可作為一個有趣的側(cè)面。當(dāng)時，西南聯(lián)大的師生喜歡去街上的茶館，有人是在學(xué)習(xí)，更多的人在聊天，海闊天空說什么的都有。

何兆武《上學(xué)記》中寫，有一次，他在茶館看到高一班的兩位才子，楊振寧和黃昆，“他們是全校最有名的學(xué)生，誰都知道的”。黃昆問，怎么看愛因斯坦剛發(fā)的一篇文章，楊振寧把手一擺，很不屑的樣子，說，毫無創(chuàng)新，是老糊涂了吧。

楊振寧也曾對“茶館的闊談”回憶，他在《現(xiàn)代物理和熱情的友誼——我的朋友黃昆》中寫道，那時他們討論和爭辯天下一切的一切，“生活是非常簡單的，喝茶時加一盤花生米已經(jīng)是一種奢侈的享受，可是我們并不覺得苦楚”。

從1938年到1944年，楊振寧度過7年的本科和研究生生活。這位“全校成績最好的學(xué)生”，即將沖向世界之巔。

同時，這也是一場未曾預(yù)料的闊別，此一去就是26年。

抉擇與榮耀

1945年8月28日，這一天令楊振寧永難忘懷，他在這一天離開父母、開始遠(yuǎn)渡重洋的求學(xué)生活。

70年后的2015年，楊振寧回憶說，他們20個“中美庚款留學(xué)生”從昆明起飛，先到加爾各答，10月下旬登上美國的運(yùn)兵船，經(jīng)紅海、地中海（和大西洋），于11月下旬抵達(dá)紐約。

一下船，楊振寧就開始尋找費(fèi)米。他在西南聯(lián)大讀書期間，最欽佩三位物理學(xué)大師，一位是愛因斯坦，一位是狄拉克，再就是費(fèi)米。費(fèi)米是諾獎物理學(xué)獎得主，他領(lǐng)導(dǎo)小組建立了人類第一臺可控核反應(yīng)堆，被譽(yù)為“原子能之父”。

不過，楊振寧的設(shè)想落空了。費(fèi)米實(shí)驗(yàn)工作所在的阿爾貢國家實(shí)驗(yàn)室，作為外國人的楊振寧不準(zhǔn)入內(nèi)。于是，在費(fèi)米的建議和推薦下，楊振寧找了另一位物理學(xué)家泰勒做理論工作。

選擇總是困難的、難以兩全的，導(dǎo)師之選，只是小小的預(yù)告。

1946年秋，據(jù)費(fèi)米在一篇文章中回憶，楊振寧找到了他，表示很想通過物理實(shí)驗(yàn)做博士論文。楊振寧說：“我總得回中國去，回國后，我覺得理論物理沒什么用，中國需要的是實(shí)驗(yàn)物理。”

于是，再一次通過費(fèi)米的介紹，楊振寧到了艾里遜的實(shí)驗(yàn)室做實(shí)驗(yàn)。

從小到大，楊振寧都是以理論物理的天分見長，留美早期的他，為什么執(zhí)拗于實(shí)驗(yàn)室？

有科學(xué)史家的觀點(diǎn)認(rèn)為，除了楊振寧的一片愛國之心，認(rèn)識到“中國需要的是實(shí)驗(yàn)物理”之外，楊振寧的留美求學(xué)本就有定好的方向與目標(biāo)。

這要從中美庚款留學(xué)說起。中美庚款留學(xué)是我國唯一一個完全針對國家需要和填補(bǔ)學(xué)科空白而精心設(shè)計(jì)的留學(xué)計(jì)劃，它嚴(yán)格設(shè)定留學(xué)生研習(xí)的方向。楊振寧是第六屆中美庚款留學(xué)生，他考取的科目也是“物理（注重高電壓實(shí)驗(yàn)）”。

因此，哪怕楊振寧從小自知“手工能力差”，他依然硬著頭皮要做。

可惜的是，這一決定是“災(zāi)難性”的。

在芝加哥大學(xué)，楊振寧協(xié)助艾里遜教授建造了一個40萬電子伏的柯克羅夫特－瓦爾頓加速器，并用它做核物理方面的實(shí)驗(yàn)。但是，實(shí)驗(yàn)室里卻流傳一則笑話：“Wherethereisbang，thereisYang！（哪里有楊振寧，哪里就有爆炸。）”

在艾里遜實(shí)驗(yàn)室工作20個月，楊振寧仍無進(jìn)展。1948年春天，特勒建議楊振寧，不必堅(jiān)持寫一篇實(shí)驗(yàn)論文，可以把寫好的一篇理論文稿充實(shí)一下，作為博士論文。

楊振寧的內(nèi)心，無疑是備受打擊的，他后來幽默地說：“做了這個決定之后，我如釋重負(fù)。這是我今天不是一個實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家的道理。有的朋友說，這恐怕是實(shí)驗(yàn)物理學(xué)的幸運(yùn)。”

1948年，楊振寧正式“轉(zhuǎn)向”，一心研究理論物理。此時距離他獲得諾獎還有9年。

好大一個圓

從轉(zhuǎn)入理論研究，再到名滿天下，楊振寧用了很短時間就躋身于世界頂級的學(xué)者之列。

1949年到1966年，楊振寧在普林斯頓高等研究所工作，這17年是他的學(xué)術(shù)黃金時期。非阿貝爾規(guī)范場理論，以及獲得諾獎的宇稱不守恒理論，都誕生在這一時期。

我們繞過理論、只注意這些工作的歷史評價。物理學(xué)界已經(jīng)公認(rèn)，非阿貝爾規(guī)范場理論，是繼麥克斯韋電磁理論、愛因斯坦引力理論之后的，對于“力”的起源最重要、最基本的理論。

物理科學(xué)是對現(xiàn)實(shí)世界的客觀、精確描述。簡單來說，麥克斯韋的電磁理論決定了電磁相互作用，愛因斯坦理論決定了引力相互作用，而非阿貝爾規(guī)范場理論決定了弱相互作用和強(qiáng)相互作用。至此，“四種基本的力”被人類精準(zhǔn)地掌握。

不過，在非阿貝爾規(guī)范場理論提出之初，這個理論還沒能完全自洽，它也受到大物理學(xué)家泡利在內(nèi)的諸多觀點(diǎn)反對。這一理論的重要性被發(fā)現(xiàn)，還要等到20世紀(jì)80年代左右。

而宇稱不守恒理論，成就了當(dāng)時的“最快諾獎”。一個重大的理論，從楊振寧和李政道共同提出（1956年），再到獲獎不到兩年。這充分表達(dá)了物理學(xué)界對這一發(fā)現(xiàn)重要性有一致性的共識。

楊振寧和李政道獲得諾獎的消息傳回中國，同樣引發(fā)轟動，國內(nèi)報(bào)紙立即報(bào)道了這一消息，物理學(xué)家吳有訓(xùn)、周培源和錢三強(qiáng)代表中國物理學(xué)會，發(fā)去電報(bào)慶賀。

楊振寧的成就不只以上兩項(xiàng)。2012年，在楊振寧90歲生日時，清華大學(xué)送給他一個黑水晶立方體，上面鐫刻了他13項(xiàng)諾獎級成果，它們遍及統(tǒng)計(jì)力學(xué)、凝聚態(tài)物理、粒子物理、場論等物理學(xué)的四個領(lǐng)域。

統(tǒng)計(jì)力學(xué)

1952PhaseTransition（相變理論）

1957Bosons（玻色子多體問題）

1967Yang-BaxterEquation（楊-巴克斯特方程）

1969FiniteTemperature（1維δ函數(shù)排斥勢中的玻色子在有限溫度的嚴(yán)格解）

凝聚態(tài)物理

1961FluxQuantization（超導(dǎo)體磁通量子化的理論解釋）

1962ODLRO（非對角長程序）

粒子物理

1956ParityNonconservation（弱相互作用中宇稱不守恒）。

1957T，CandP（時間反演、電荷共軛和宇稱三種分立對稱性）

1960NeutrinoExperiment（高能中微子實(shí)驗(yàn)的理論探討）

1964CPNonconservation（CP不守恒的唯象框架）

場論

1954GaugeTheory（楊-米爾斯規(guī)范理論）

1974IntegralFormalism（規(guī)范場的積分形式）

1975FibreBundle（規(guī)范場與纖維叢的對應(yīng)）

更多的科學(xué)成就，不再一一列舉。

在科學(xué)領(lǐng)域之外，少有人知的是，楊振寧是率先回國、為中美關(guān)系的破冰、為海外華人歸國做出了歷史性貢獻(xiàn)的人。

1971年7月15日，楊振寧由紐約飛到巴黎，順利拿到赴中國的簽證。“那時候只有法國航空公司有航班飛中國。”楊振寧說，中國變化實(shí)在太大了。“我記得穿越國境線以后，我在空中首先看見的，竟然是我讀大學(xué)和離開中國前生活的城市昆明。”

楊振寧第一次回國，受到國家領(lǐng)導(dǎo)人接見，也訪問了一眾高校和研究機(jī)構(gòu)，一直停留到8月17日才離開。這趟“破冰之旅”，在華人圈里引起了轟動。在楊振寧之后，大批華裔學(xué)者逐漸消除了顧慮，紛紛申請回國探親、訪問、旅游。

2015年4月，楊振寧做客浙江大學(xué)，他在演講中評述此身，在清華園的生活，西南聯(lián)大的歲月，在美國的治學(xué)經(jīng)歷，以及2003年后回到清華居住的生活。“我的一生可以算做一個圓，從一個地方開始，走了很遠(yuǎn)的地方，現(xiàn)在又回來了。”