楊振寧與李政道當年的友誼與情趣

防走失,電梯直達

楊振寧和李政道 | 普林斯頓IAS 圖源[4]

導 讀

在科學作家伯恩斯坦那篇介紹宇稱問題的普及性文章中,透露了楊振寧、李政道在普林斯頓、布魯克黑文等地合作研究的一些情況,以及他們之間的親密關係與業餘消遣。當年的許多同事也記得 “兩個聰明的中國人” 在辦公室裡討論問題的情況,後來擔任布魯克黑文國家實驗室主任的戈德海伯還講述了一段物理學家費曼插科打諢的趣事。通過引述這些軼事,作者讚美楊、李兩人當年的合作、友誼、歡樂與激情。

本文原系劉鈍教授近期發表在《科學文化評論》上的一篇文章,《知識分子》今天發表其第一部分。

20世紀50年代的普林斯頓高等研究院,羣英薈萃,衆星雲集,楊振寧、李政道就在其中。掌門人奧本海默 (Julius Oppenheimer,1904-1967) 當年說過一句話:他最喜歡看到的景象,就是楊振寧、李政道這兩個年輕的中國人一起走在普林斯頓的草地上。

楊、李二人的同事中間,有一位哈佛畢業的博士後伯恩斯坦 (Jeremy Bernstein,1929-) ,他的物理學功底在諸多天才中間不算突出,可是論起舞文弄墨來算得一把好手,後來成爲一些著名雜誌的科學專欄作者。此公又喜歡八卦,那篇惹事的《宇稱問題》 [1] ,就是他發表在1962年5月12日出版的《紐約客》上的。本文無意追索文中有關兩個朋友失和的隱形爆料,恰恰相反——筆者在伯氏八卦中讀到的是青春、友誼,以及他們對傳統文化的熱愛和業餘消遣。

圖1伯恩斯坦發表在《紐約客》上的《宇稱問題》首頁

1

李、楊打卦問前程

根據伯恩斯坦的敘述,李政道曾對他講:“神奇的預言有時候會讓你不得不改變思維方向。” (The Prophecies sometimes set your mind off into new directions.)

1959年11月26日正逢美國感恩節,又是李政道33歲生日 (注1) ,李、楊兩個家庭團聚時,兩年前摘得諾貝爾獎桂冠的一對朋友玩起了占卜遊戲。他們用投擲三枚硬幣統計正反面的方法代替易經中的揲蓍草,具體來說就是令正面爲陰對應數值2、背面爲陽對應數值3,投擲三枚硬幣後所得數值之和爲9、8、7、6之一,奇數爲陽,偶數爲陰,相當於《周易》筮法中的 “三變得一爻”;如此重複六次即 “十有八變而成卦” (注2) 。他們求問的是基本粒子物理在今後20年內是否會有突破,得到的卦象是第五十三卦 “漸”:

接着伯恩斯坦賣弄了一番不知從哪裡躉來的《周易》 [2] 知識,稱其 “是中國上古智慧的結晶,古代哲人據此從日常事物和生活經驗論述人生哲理,與西方《聖經》相似”。“漸” 卦又稱 “風山漸”,屬於非常吉利的上上卦;至於卦象的意義,按照《李政道評傳》作者的轉述:“下艮上巽相疊。艮爲山,巽爲木,山上有木逐漸成長,山也隨着增高,表現逐漸進步的過程。漸卦的主卦辭是:’漸,女歸吉,利貞。’ 用現代的話來說是:‘女子出嫁是吉利,利於堅持下去。’…… 伯恩斯坦文中說,正是由於這一卦,李政道得以從統計力學中解脫,全力以赴重新聚焦基本粒子理論。” [3]

最後這句話不知根據何在?筆者仔細檢閱了伯恩斯坦的文章,沒見到這一表述,估計是《李政道評傳》作者根據伯文前面提到李、楊在統計力學方面合作過的事實發揮的。伯恩斯坦似乎也不懂《周易》經文的結構,他很可能參閱了某個英譯本,內中把 “漸” 譯成 “發展” (development) ,又抄錄了部分象辭與全部爻辭的譯文 (注3) ,最終加上自己的選擇性解說。如 “山上有棵樹” (On the mountain a tree) 、“野雁逐漸靠近高原” (The wild goose gradually draws near the plateau) 、“野雁逐漸接近雲層” (The wild goose gradually draws near the cloud heights) 、“野雁逐漸飛向頂端” (The wild goose gradually draws near the summit) 等等,顯示一個循序漸進的過程,且都是吉兆。 [1]

李、楊是否真的打卦問前程,當事人不說我們已難考證,猜想伯恩斯坦憑空杜撰的可能性很小,多半是從李先生那裡聽說過事情梗概,而後者是作爲一個輕鬆談資拋出來的,自己也未必當真。不過伯氏轉述的這一故事倒是透露出兩個中國物理學家當年的友誼與情趣,以及他們對中國傳統文化熟悉的程度。其實伯氏要用這段故事做哏,只需引用 “漸” 卦的篆辭就可以了,其文爲:“漸之進也,女歸吉也。進得位,往有功也。進以正,可以正邦也。其位,剛得中也。止而巽,動不窮也。” [2]

無論如何,粒子物理在1957年後的發展的確如山高樹長、持續前進。趙天池寫道:

近代基本粒子物理的突破點是1957年宇稱不守恆的發現。從這個起點算起,基本粒子物理理論一步一步走來,花了幾十年時間,最終形成了現今被稱爲 “基本粒子標準模型” 的一個相當完善的體系。粗略地數起來,攀登上這一人類文明頂峰的重要里程碑有 :

1957年:宇稱、電荷共軛、時間反演不守恆發現

1958年:弱相互作用V-A理論創建

1959-1961年:弱相互作用和電磁相互作用統一模型建立

1961年:介子8重態、重子10重態發現

1961年:強相互作用SU(3)規範對稱性創建

1961-1979年:強相互作用量子色動力學QCD建立

1964年:希格斯(Higgs)機制和希格斯粒子提出

1963-1967年:基於SU(2)×U(1)的弱電統一規範場論成型

1964年:夸克-膠子(quark-gluon)模型提出

1973年:量子色動力學和漸近自由理論發明

1974-1977年:陶輕子τ(τ-lepton)實驗發現

1975年:粲夸克c(charm quark)實驗發現

1977年:底夸克b(bottom quark)實驗發現

1979年:膠子實驗發現

1983年:弱相互作用中間玻色子 W±、Z0實 驗發現

1995年:頂夸克t(top quark)實驗發現

2012年:希格斯粒子H(Higgs)實驗發現 [3]

圖2楊振寧和李政道在普林斯頓高等研究院的辦公室裡討論問題|圖源: 普林斯頓IAS

2

伯恩斯坦繼續炫耀中國文化知識

伯恩斯坦文中還介紹了楊、李二人的出身、教育背景與來美后的經歷,他們對中國文化與藝術的興趣,以及各自的家人等。

文中完整引錄了楊振寧1957年12月10日在諾貝爾獎頒獎宴會上的致辭,內中提到義和團戰爭是 “雙方的野蠻的屠殺和可恥的掠奪”,歸根到底是 “驕傲的中國人挫敗與憤怒的感情宣泄,他們遭受着日益加重的外來壓榨和內部的腐化墮落”。楊在致辭結尾時說:“我是中國和西方兩種文化共同的產物,二者既有衝突也有協調。我想說,我既爲我的中國根源和背景感到驕傲,也爲我獻身於現代科學而感到滿意。現代科學是人類文明起源於西方的一部分,對於它,我將繼續奉獻我的努力。” [1]

與此同時,李政道受邀爲公衆演講,聽衆主要是瑞典的大學生。伯恩斯坦對李政道演講中提到的《西遊記》很感興趣,相當完整地敘述了“猴子”的故事,從猴王出世到大鬧天宮,直到與如來佛鬥法。最後是李政道從這個故事中引出來的結論:“在尋求知識的過程中,我們可能會在某一刻獲得飛快的進步。但是我們必須牢記,即使來到佛的手指下面,距離絕對真理還十分遙遠。” (注4)

伯恩斯坦以另一個八卦故事作爲全文的結尾:那是1961年6月21日,打卦的人是生於荷蘭的猶太裔理論物理學家派斯 (Abraham Pais,1918-2000) ,他也是楊、李二人的朋友與普林斯頓高研院的同事。派斯求問的是:是否存在一個有關強相互作用、電磁作用與弱相互作用的統一理論?卜得的結果是第五卦 “需”:

伯恩斯坦引用的譯名是 “等待” (waiting) 。此卦下方乾代表天,上方坎代表雲,因此卦象是 “雲升上天,君子吃喝” (Clouds rise up to heaven…… Thus the superior man eats and drinks) ;而 “如果你真誠,就將獲得光和成功,毅力帶來好運,可以涉過大水” (If you are sincere, you have light and success. Perseverance brings good fortune. It furthers one to cross the great water) 。這裡顯然是 “需” 卦的象辭與卦辭 (注5) ,括號中的譯文大體不錯,唯卦辭中的 “孚” 字或有歧義 (“孚” 或訓作 “俘”,一說象徵捉到俘虜或者獲利;或作 “孵”,如同禽鳥孵卵有固定時節,這裡引申譯作 “毅力”,與 “等待” 切合。) 。

不同於對楊、李所佔 “漸” 卦的解釋,伯恩斯坦下面沒有引用爻辭,而是用了一段不知何人寫的注 (疏) 作爲本次占卜的結論:“當雲升騰至天際,就是將要下雨的徵兆。此時除了等待下雨外沒有任何事情要做。生活中也是同樣道理,起作用的是命運。在時機成熟之前我們不要操心和企圖通過干預事物來謀求型塑未來。我們需要帶着愉悅和歡樂、安靜地用飲食來強化自己的身體與心靈。” [1]

接着伯恩斯坦寫道:“李和楊正滿懷愉悅和歡樂地等待着、工作着。” 他就用這句話結束了《宇稱問題》。

派斯問卜不久,弱相互作用與電磁作用的統一理論就被建立起來了,而包括強相互作用與引力在內的大統一理論 (GUT) ,至今仍在前沿理論物理學家的努力與等待之中。

圖3派斯、戴森、楊振寧、李政道(左起)在普林斯頓高等研究院的草地上|圖源:普林斯頓IAS

3

楊、李隔空演草與費曼攪局

在同一篇《宇稱問題》中,伯恩斯坦繪聲繪色地講起楊振寧和李政道在辦公室裡工作的情況,說盡管他們都能講英語,但在討論物理問題時則幾乎全用中國話,因此旁聽者只能從偶爾冒出來的一些英文術語猜測他們的對話內容,或者時而聽到類似 “哦,現在我瞭解了” (Oh, I see now) 這樣的英語短句。關於他們討論問題的場所與獨特方式,伯恩斯坦寫道:

作爲一名物理學家,我曾多次無意聽到他們兩人之間的工作對話。一個在普林斯頓或布魯克黑文與他們的辦公室毗鄰的人,幾乎總是能無意地聽到他們的聲音。他們對工作都帶着濃厚的興致,通常扯開嗓門爭論。他們以極大的樂趣投入彼此間的計算競賽,由於兩人都是極爲敏捷的思考者,觀看或傾聽他們的工作,會是令人振奮但有時又耗費精力的體驗。 [1]

他還提到1961年夏天在歐洲核子研究中心與李政道的一次談話,起因是紐約大都會博物館即將展覽臺北故宮博物院若干珍貴收藏,李向他介紹中國藝術與書法,講話時很富表現力地揮舞雙手。還說 “他和楊在沒有黑板與紙筆進行計算時,就用手指在空中寫字。李告訴我這是在 (抗日) 戰爭期間養成的習慣,當時紙張嚴重匱缺。” [1]

在西方學習或生活過的中國人可能會有這樣的體會:即使受過很好的教育、舉手投足都很斯文的人,說話聲音較之西方同事似乎偏大一些,特別是在沒有意識到第三者能夠聽到的場合。臺灣學者江才健在寫作《楊振寧傳》時採訪了許多當事人,關於楊、李二人在辦公室高聲討論與隔空演草的情況,他們當年的同事,後來擔任布魯克黑文國家實驗室主任的戈德海伯 (Maurice Goldhaber,1911-2011) 提供瞭如下的證詞:

楊振寧和李政道扯開嗓門,並且用手指在空中凌空計算,是許多認識他們的物理學家都看過的景象。有一次楊振寧和李政道正在布魯克黑文的辦公室裡這樣地進行物理工作,一向以好促狹著稱的物理學家費恩曼剛好走過,於是就走進辦公室,並且也開始用更大的聲音講話,李政道就講得更大聲,這個時候楊振寧注意到了,於是放小了聲音。 [4]

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畫外音

圖4楊振寧、李政道在1957年諾貝爾獎頒獎典禮上|圖源網絡

楊振寧與李政道的學術合作始於1949年,在此之前三年他們在芝加哥大學已成爲好友。1957年是兩位青年才俊的高光時刻,他們的獲獎論文不僅對困惑粒子物理學的 “θ-τ之謎” 作了迴應,而且對空間反演不變性與電荷共軛不變性的實驗進行了系統考察,他們給出的建議導致了物理學理論根本結構的巨大轉變,並引出了包括弱電統一理論、基本粒子標準模型及近年來一系列重要發現在內的偉大成果。

楊、李當年挑戰的是所有理論物理學家都視爲普遍規律的守恆普適性,從他們各自的陳述可以知道,這是兩個人反覆討論、多次辨難切磋的結果,不應該也不能夠以某一次討論、某一個細節或某個第三者的陳述,來確認或排斥其中一個人的貢獻。對弱相互作用宇稱守恆的質疑,是楊、李二人密切合作的結晶。他們的共同朋友派斯說:

迄今爲止李和楊對物理學所作的主要貢獻——宇稱守恆,在兩年前的物理學領域從來未被實驗檢驗過,兩年前實驗雖多 (有β衰變、π衰變、μ衰變) ,但還不足以說明它們檢驗了這個定律;他們兩人指出,這一系列實驗必須在討論了它們的實驗條件以後才能作出判斷和得出結論。

楊和李的許多關於基本粒子的論文都含有推測的成分,例如他們對重費米子守恆定律的建議,或對宇稱共軛的建議。但他們都同樣建議用實驗來檢驗他們的推測,雖然他們有時失誤,卻錯得十分有品位,而且他們還有勇氣再試一次。

李政道和楊振寧的工作具有其獨特的品位和獨創性,反映出他們對物理學的敏銳洞察力和對形式的深刻感知力。他們的建議總是被理論物理學家和實驗物理學家探索求證。就這點而言,他們很有點像後期的費米。 [5]

圖5四位意氣風發的理論物理學家:派斯、李政道、楊振寧、戴森(左起)|圖源:普林斯頓IAS

楊、李失和是一件令人遺憾的事情。本文作者沒有資格對此加以評論,也厭惡那些道聽途說斷章取義的妄評。楊、李二人都爲人類的科學事業、母國的尊嚴與繁榮作出了偉大貢獻,如今兩位耄耋期頤的老人享受着寧靜而幸福的晚年生活,祝福他們健康長壽。結束這篇文字的時候,奧本海默當年最樂於看到的溫馨畫面——楊振寧、李政道這兩個年輕的中國人一起走在普林斯頓的草地上,如同電影一樣生動地浮現於作者的腦海。

原刊於《科學文化評論》2022年19卷2期,感謝方在慶研究員提供資料和寶貴建議。

註釋:

注1: 按李政道1926年11月25日生於上海,此處應爲“剛過完33歲生日”

注2: 這裡要強調一下:兩位帥哥用如此複雜的操作獲得爻和卦——既不是簡單地用一枚硬幣投擲六次,也不是所謂的“金錢卦”佔法——完全是爲了符合《周易•繫辭傳上》中描述的生卦程序。

注3: 《周易》“漸”卦的卦辭和爻辭是:“漸:女歸吉,利貞。初六,鴻漸於幹,小子厲有言,無咎。六二,鴻漸於磐,飲食衎衎,吉。九三,鴻漸於陸,夫徵不復,婦孕不育,兇;利禦寇。六四,鴻漸於木,或得其桷,無咎。九五,鴻漸於陵,婦三歲不孕;終莫之勝,吉。上九,鴻漸於陸,其羽可用爲儀,吉。”引文自[2]孔穎達,1979,頁六三。

注4: 原文是“In our search for knowledge, we may be making rapid progress. But we must remember that even at the bottom of the Buddha’s finger we are still very far from absolute truth.”

注5: 按《周易》“需”卦的卦象是“雲上於天,需。君子以飲食宴樂”;卦辭是“有孚。光亨貞吉。利涉大川。”引文自[2]孔穎達,1979,頁二三。

參考文獻:(上下滑動可瀏覽)

1. Bernstein, J. A Question of Parity. New Yorker. 12 May, 1962: 49-104.

2.孔穎達. 周易正義. 十三經注疏(上冊)影印本. 北京:中華書局,1979.

3. 趙天池. 天語物道:李政道評傳. 北京:中國計劃出版社,2017.

4.江才健. 規範與對稱之美——楊振寧傳. 廣州:廣東經濟出版社,2011.

5. 派斯著/肖雪、肖潤喜譯. 我認識的李政道與楊振寧. 科學文化評論. 第7卷第6期. 2010. 95-101.

文章來源於 知識分子 ,作者 劉鈍( 中國 科學院自然科學史研究所/清華大學科學史系), 責編陳曉雪