杨振宁的生平和时代

人们赞扬在理论物理前沿度过了半个世纪的诺贝尔奖得奖人杨振宁是一位坚韧不拔、具数学天才的科学家。他致力于揭示自然的对称性，而这些对称性常常是隐藏在杂乱的实验物理结果的后面。

七十七岁的杨振宁刚刚退休，他在晚年依然令人敬畏，不怕向当代流行的思潮挑战，清醒地意识到面对复杂的宇宙，人们的才智的局限性。他的许多同事都在谈论找到一个“解释一切的理论”的可能性。即一个描述宇宙中所有的作用力和基本粒子的统一的理论。杨振宁曾为物理学家提供了从事这种探索所需的一些重要的数学工具，可是他却对这种可能性深感怀疑。

“我想‘解释一切的理论’是一个不好的命题。我不相信有人能触及解释一切的理论。自然是非常奇妙的，它的深奥无人能探测。我们就算有上千亿个神经细胞，又怎么能和自然的无限深奥相比呢？”新近在纽约州立大学石溪校区杨振宁的办公室的一次采访中他这样说。他继续说：“听起来我好像是笃信宗教的。我不信宗教。可是当你触及这样基本的问题时，确是很接近宗教。这不是形式的宗教。可是在发现宇宙的某些基本结构时的惊叹和畏惧甚至比形式的宗教还更宗教一些。”

杨振宁长时期在看来是神秘的物理学和数学的十字路口工作。在这个领域内，一组漂亮的方程式可以是灵感的源泉，甚至可以在还没有实验证据以前就洞察物理世界是怎样运转的。这是一个外行很难懂的世界，其中有充满了希腊字母的方程式的黑板，有寻求用数学去解决问题的“品味”和“风格”，有寻求用正确语言来描述物理世界的出自内心的灵感。

物理学家戴森（Dyson）去年在石溪为杨振宁退休所举行的学术讨论会上说：“杨振宁对数学的美妙的品味照耀着他所有的工作。它使他的不是那么重要的工作成为精致的艺术品，使他的深奥的推测成为杰作。”这使得他“对于自然神秘的结构比别人看得更深远一些”。

杨振宁已有华发，可是看起来比他的实际年龄年轻得多。他仍穿梭于纽约和远东之间。他和香港以及北京的大学有密切的联系，并且是设在南朝鲜汉城的一个理论物理中心的主席。

在关于他的生活和时代的一次广泛的谈话中，杨振宁谈到他的物理学生涯，谈到他没有能从事某些领域的研究而感到的遗憾。他推测下几十年占主导地位的将是生物学和应用物理学而不是对物质基本结构的研究。

杨振宁也谈到他在中国童年和他长时间为沟通美国和自己的祖国在科学和文化方面的差异所作的努力。杨振宁谈到他担心中美关系的裂痕会扩大，以及由于新近对台湾出生的物理学家李文和间谍活动嫌疑的调查，将为亚洲和亚裔美国科学家带来的困难。杨振宁说：“我很担心，如果中美关系继续沿着过去五、六年的趋势发展下去，将会是一场灾难。”1971年中美关系开始解冻，杨振宁自1945年到美国来当研究生以后第一次回到中国大陆。他会见了已故的周恩来和中国的其他领导人，帮助开展了两国之间的科学合作。他担心这些合作将面临危险。

那时候，当他从国外旅行回来后，联邦调查局和中央情报局的人员常常去找他。中央情报局的官员第一次去找杨振宁时杨要让他的秘书记录他们的谈话，以免误解。杨振宁继续保持和中国的密切联系，他说：“联邦调查局和中央情报局近来没有再来找我的麻烦。”

杨振宁最关心的是科学而不是政治。他谈到自己的一些经历：一个从中国偏僻地区一个落后的城市来的年轻学生，怎么会有幸参与二十世纪一个最主要的思想革命。这场革命是试图用一个统一的方法来了解自然的无穷多样性，从混沌的星球爆炸到电子环绕原子核的颤动。

如杨振宁所说的，这是一个由像爱因斯坦那样的巨人建立起来的辉煌事业。爱因斯坦曾是瑞士专利局的一位办事员，他在1905年写出了《狭义相对论》。它阐明物质和能量是等价的和没有东西的运动速度可以超过光速。十年以后，爱因斯坦在他的《广义相对论》用几何学将重力描述为包在客体的空间—时间域中的外衣。其他巨人如狄拉克（Dirac）、薛定谔（Schrōdinger）和海森伯（Heiscnberg）在二十年代根据实验结果提出了量子力学。它用称为量子的、分立的能量束来描述原子王国，并提出了测不准原理，即对一个粒子的位置量度得愈精确，那么对它的速度的量度就愈不精确（反之亦然）。量子理论将基本粒子看作是兼具波动性和粒子性的。虽然爱因斯坦一生都被量子理论中的测不准原理所困扰，可是经过这么些年，已经证明量子理论有非常强的活力。

在这个背景下，一些科学家认为杨振宁是二十世纪后半叶最有影响的理论物理学家之一。像爱因斯坦一样，他孜孜不倦地探索如何用几何学来描述物理世界。他也很注意抽象的对称概念，它们可以揭示自然界中的新现象。

1956年杨振宁第一次出名。那一年他和李政道共同发表了一篇文章，推翻了物理学的中心信息之一——宇称守恒（基本粒子和它们的镜象的表现是完全相同的）。因为这个工作，两人获得了1957年的诺贝尔奖。

从长远来看，1954年杨振宁和已故的米尔斯（Mills）的开拓性的工作却更为重要。那一年，两人都在布洛克海文国立实验室工作。他们提出了一个称为非阿贝尔规范场的理论结构。以后证明它是以统一的方式描述作用力和基本粒子的关键。布洛克海文的一位理论物理学家马奇努（Marciano）说：“当它在1954年写成时，争论极大。一些人认为它和物理世界无关。”当时，杨和米尔斯没有继续发展下去。可是以后证明，这个以微分几何和纤维丛这样的抽象世界中抽提出来的数学，正是为描述像磁、电、强核力，也许还有重大相互作用中，中界作用力的粒子交换所。戴森讲道：“我要说，在杨振宁的工作中最最重要的是规范场。已经证明这比他和李政道关于宇称的工作要重要得多。”

杨振宁和李政道的关系变得愈来愈紧张，两人在1962年分手。杨振宁拒绝谈论是什么原因使得他们的关系变得紧张的。他说：“这是我生命中令我非常失望的一件事情。我要说，这是一个悲剧。”他们两人已经有几十年没有讲话了。

他们两位的同事说道，无法猜测如果他们两人继续合作下去，会有多大的成就。杨振宁本人推测，他们可能参与弱相互作用力的研究，这是一个描述放射性衰变和电磁作用力的统一的数学架构。温伯格（Weinberg）、萨拉姆（Salam）和格拉萧（Glashow）在1979年就因为“电弱”理论得了诺贝尔奖。

杨振宁扎根于数学，但是他指出，自己一生的工作不是脱离现实世界的形而上学的游戏。四十年代后期他刚去芝加哥大学研究院时曾打算成为实验物理学家。可是他很快就了解自己的动手能力很差。实验室的同事们开玩笑道：“哪里出爆，那里就有杨振宁。”

杨振宁对于他早年从事过的实验物理一直没有忘怀。不过当他转向理论物理后，他所需要的工具只是铅笔和笔记本。曾任布洛克海文国立实验室主任的实验物理学家萨奥斯（Samios）说：“杨振宁是一位极具数学头脑的人，然而由于早年的学历，他对实验细节非常有兴趣。他喜欢和实验学家们交谈，对于优美的实验极为欣赏。”

对于像杨振宁这样的理论物理学家，在揭示自然界的结构时，数学和实验室中进行的实验同样重要。杨振宁说：“爱因斯坦《广义相对论》是一个非常优美和深奥的创作”，它不是根据实验结果得出来的。爱因斯坦直觉地想到，物体在宇宙中受到重力的拽拉，可以看作是周围时—空结构的弯曲。他用已有的黎曼几何来描述他的新理论。后来，星球发出的光线接近太阳时因重力而弯曲的实验，证明爱因斯坦是对的。

对于物理学家最大的挑战，依然是提出一个统一的理论，它既适用于以重力为主的极大王国，又适用于由量子所主宰的极小王国。物理学家在七十年代已经在这方面获得进展。他们提出一个称为标准模型的理论。这个理论有两条腿：温伯格、萨拉姆和格拉萧的“电弱”理论和“量子色动力学”。后者描述把粒子的基本构件——夸克束缚的质子和中子内的各种作用力。这两条腿都是由杨和米尔斯所构筑的数学架引伸出来的。可是标准模型并没有将重力考虑在内。

目前，弦线理论可能可以克服这个缺点。这个理论假定存在微小的一维弦线，它的不同的振动方式可以解释所有的基本粒子和包括重力在内的作用力。这个理论经过修改后要求十或十一维时—空，而不是我们熟悉的四维时空，即时间这一维加上立体几何的三维。弦线理论提出来已经二十多年，它在年轻的理论物理学家中很流行。可是杨振宁在晚年时是不同意这个理论的。正像爱因斯坦对量子力学的一些内容有不同的意见，杨振宁怀疑弦线理论或其派生的理论是否能将所有客观存在的现实都放进一个简洁的包装中。

爱因斯坦的理论和量子力学在提出后几年内就都得到了实验证明。杨振宁说：“弦线理论并没有得到实验证明。它太不定形，太模糊。”问题部分地在于，为探索弦线的影响，需要极高的能量，更强的粒子加速器。如何写出一个可以工作的理论，并从事十维计算也是一个问题。正如温伯格新近写的：“我们怎么会有这样的想法呢？我们需要提出一个真正是基本的理论，这个理论是用来描述一个世界，在这个世界中人们对于空间—时间的直觉都不适用了。”对于弦线理论是否正确，温伯格和另外一些人也许没有杨振宁那么悲观。可是没有人低估它的困难。

杨振宁提出物理学正经历一个过渡期。不断地寻找更快更小的计算机晶片等的应用研究，将会比基础研究对年轻人更有吸引力。他说：“很清楚，在未来的三十到五十年中，人们将更注意物理学的应用。其理由并不是因为所有的基本问题都已经解决了，而是因为更深入地探索物质的基本结构变得愈来愈贵。”他又说，1993年国会决定中止建造超导超级对撞机是一个信号，高能物理有充裕的经费的时代已经结束了。超导超级对撞机是要在美国德克萨斯州建造的一个基本粒子加速器，它的直径将达54哩。

杨振宁预言，计算机工业的实际需求将会推动界于微观和宏观之间的物理学的发展，在比高能物理的亚原子前沿为粗的水平，对物质进行研究。他承认许多分析家们早已预言，二十一世纪将是生物学的世纪，就像刚刚过去的二十世纪被称为物理学的世纪一样。

是什么环境使杨振宁能在占支配地位和物理学中起重要作用呢？听他自己说，在他的成功中，运气和抱负同样重要。

杨振宁早年处于一个更像是中世纪的而不是现代的社会。他得益于幸运的家庭环境以及和同事与学者们的联系。这些为他进入更广阔的知识和文化世界的旅程铺平了道路。反过来，他正通过不断努力在亚洲建立一流的研究中心为回报。

杨振宁生长在中国中部一个围有城墙的城市——合肥。当时，这个城市的街道是没有路面的，城门很窄，以致三十年代第一部汽车开来时无法通过。大部分居民是文盲。由于闭塞，杨振宁直到六岁才第一次看见香蕉。

杨振宁的父亲是当地中学的数学教师。他通过了一次奖学金考试，得以出国，去芝加哥大学读书，回国后在厦门大学教书，以后去了北京清华大学。

杨振宁本人追随他父亲走上了学术道路。他说：“我很幸运，上百万和我同年龄的人不是饿死就是面对军阀混战。”他住在北京一个学术性的社区内，沉浸在一个重视研究、重视知识的社区中。他的父亲很快就发现儿子有数学天才，可是并没有直接教他数学。杨振宁说：“父亲的哲学是‘不要着急’。”在谈天时他偶尔会向儿子提出数学难题。可是父亲也认识到教育需要均衡。在杨振宁念完中学初一时，父亲请了一位同事来教他中国古文。经过两个夏天的紧张学习，年轻的杨振宁能背诵孔子的门徒、孟子的全部著作。

1937年日本入侵，杨振宁的父亲被迫离开北京，在昆明西南联合大学任教。杨振宁继续走好运。年轻的杨振宁不久进了这所大学，受教于一些当时中国最杰出的科学家。他们之中有些以后去了美国，其中包括陈省身。陈省身现在已经从伯克莱加州大学退休，许多人都认为他是现在活着的最重要的微分几何学家。

在昆明时，杨振宁开始提高他的英文。他决定不用字典来念英文小说。他选的第一本小说是斯蒂文森的《金银岛》。这部小说里有和大海有关的俚语，因而很难念。他花了一个星期，念完了这本书，接着念奥斯汀的《傲慢与偏见》。在熟读这两本书以后，杨振宁说：“以后就容易了。”

杨振宁还有去西方世界的另一原因：他对美国初期的科学家兼政治家富兰克林很崇敬，富兰克林的自传激励了杨振宁。去美国后他取名为富兰克，并将第一个孩子的英文名字取为富兰克林。

1945年杨振宁得到庚子赔款奖学金去了美国。美国因为1900年义和团反对外国人的起义，从中国索取了一笔赔款，以后把这笔钱退还给北京用于教育。普林斯顿大学接受了杨振宁，可是他要拜才华横溢的意大利物理学家费米（Fermi）为师，因此去了芝加哥大学并在以后被称为氢弹之父的泰勒（Teller）的指导下写了博士论文。论文写好后只有四页。泰勒说服杨振宁，无论如何，一篇博士论文只有四页总是太短了，要他加长。他照办了，加到了二十三页。

在物理学有了卓越的成就以后，他又转向远东。杨振宁将把他的文稿与信件捐赠给香港中文大学而不是给石溪纽约州立大学。他是中文大学的访问教授。杨振宁也没有排除他搬回中国的可能性，因为回去后他和与他结缡已五十年的妻子杜致礼会得到更好的照顾。（新近，致礼在石溪州立大学的医院动了三次肿瘤手术，结果良好。）

杨振宁在长岛还是感到很自在，也不像是要搬到远离他的三位已经成年的孩子身边。他们三位都已得到科学方面的学位。杨振宁说：“他们是美国人。他们接触的中国文化很少。”长子光诺毕业于密西根大学计算机科学系，现在是纽约州西彻斯特县的一位财务顾问。次子光宇是一位化学博士，住在纽约城，为J．P．Marg财务公司分析化学工业。女儿又礼是蒙太拿州列文斯登县的一位医生。杨振宁在1964年成为美国公民。他说：“我们在美国过得很不错。在这里我们有许多朋友。我们在两个社会中都很自在。”

在石溪为他的退休举行的学术讨论会结束时，杨振宁谈到他在六十岁时的一个“伟大和意义深远的发现”：“生命是有限的”。他念了九世纪的一位中国诗人李商隐的诗句：

夕阳无限好，

只是近黄昏。

二十世纪初，另一位作家，也是杨振宁父亲的朋友（译者注：朱自清），把这两行诗句改为：

但得夕阳无限好，

何须惆怅近黄昏？

在历经一生对自然的神秘的思考以后，杨振宁认为这一改造更精确地描述了他晚年的想法。