美与物理--杨振宁-第1部分

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　　　　美与物理——杨振宁

　　　　2001…10…31　15：41：34　　
　　
　　　　主持人：追求进步，学术倾听，世纪大讲堂问候您。

　　　　要是学美我们应该去读艺术，要是学实在我们就去学物理，美和物理应该没什么关系，但是今天我给大家请来了一位非常著名的物理学家，他讲的题目是《美与物理》，他就是全世界谁都知道的人物，就是杨振宁先生。好，有请杨先生上场。请坐。

　　　　在杨先生开始他的精彩的报告之前呢，我先有一些家常话，想问问杨先生，这可能也是大家的心声，我知道您父亲是清华大学的一个非常著名的大数学家，您从小时候就受他的影响非常大，那在您选择西南联大的专业的时候，您选择的不是数学系，而最开始选择的是化学系，能给我们说说为什么吗？

　　　　杨振宁：这个原因是因为我父亲虽然知道我念数学会念得很好，可是他觉得数学不够实用，大家也许不完全了解到二十世纪初年一直到我到念大学的时候，整个中国一般人的心情，那个时候觉得中国必须要尽快地把实际的事情搞上去，所以我父亲觉得我应该念跟实际比较发生关系的学问，所以就报考了化学系。

　　　　主持人：反正是数学系是不许考，但是您最开始报的是化学，怎么后来又想到了开学的时候换成物理了呢？

　　　　杨振宁：那是因为我在要报考西南联大的时候，我当时没有念过高中的物理，所以我自修了一个月，关门不出去，自修了一个月，这一个月里头发现物理非常有意思，所以进了西南联大以后我立刻就转进了物理系。

　　　　主持人：我听说您是在清华长大的，而且听说当时清华有两个人外号都是叫什么大头，一位是俞平伯先生的儿子叫俞大头，还有一位就是您，叫杨大头。

　　　　杨振宁：我不知道你是从什么地方挖掘出来这个典故的。

　　　　主持人：据说清华有一个小学，当时的附小叫成志小学，里面有两个大头，一个是杨大头，一个是俞大头。

　　　　杨振宁：这成志学校现在还在，你们如果到二校门的附近就会看见从前那个建筑，那个时候整个学校只有五六十个学生，那么，我在那儿念了四年书。我是1929年，我7岁的时候，到清华园来的，在清华园一共住了八年，那么我来的时候，不但这个理科大楼，这是最近才盖的，后边的这个化学馆还没有，生物馆、气象台都没有，那时候清华园很小，我家住在西院，就在那个方向。

　　　　主持人：据说是11号。

　　　　杨振宁：这点你挖掘的历史不完全对。

　　　　主持人：也可能是12号。

　　　　杨振宁：不是，我们搬进去的时候是西院19号，后来西院向南边扩建了，扩建以后所有的门牌都改了，所以我们没有搬，可是从19号变成了11号。

　　　　主持人：请问杨先生，您是不是一个非常淘气的孩子？

　　　　杨振宁：嗯，我想，至少我不是一个最最守规矩的孩子。

　　　　主持人：为什么要问这个问题呢？因为很多回忆录上都说，说杨先生自己说了，清华的每一棵树您都爬过。

　　　　杨振宁：是的，是的。

　　　　主持人：这是您自己说的吗？

　　　　杨振宁：这是我在一篇文章，叫做《读书教学四十年》里头我自己讲的，底下一句是说“几乎每一棵草，我都研究过”。

　　　　主持人：这比说树还厉害，草比树多。这是真的吗？

　　　　杨振宁：这个我想你也会回答这个问题。

　　　　主持人：这是一种感情奔放的寄托。那杨先生什么时候去了美国？

　　　　杨振宁：我是1945年，我在西南联大念完四年，又念了两年研究院，然后教了一年中学，那一年教中学最大的收获就是教了一个…，班上有一个女学生叫做杜致礼，后来是我的太太。

　　　　主持人：但是杨先生出国的时候，还没有跟杜致礼谈恋爱，这是后来的事情。

　　　　杨振宁：对，谢谢你澄清一下。

　　　　主持人：据说您到美国去了以后，您上的那个学校就是您父亲当年上学的地方？

　　　　杨振宁：不错，我去美国是进的芝加哥大学念研究院，我所以去芝加哥大学倒不是因为那是我父亲在那儿念过书的地方，是因为当时世界最有名的几个物理学家之一，叫做费米，他那个时候在芝加哥大学教书，所以我就去了芝加哥。

　　　　主持人：我一个个人的问题是，我想问，您是上了父亲上学的那个地方，听没听到老师和当年很多人传说您父亲上学什么样子？

　　　　杨振宁：听说过一些，我父亲在二十年代，在芝加哥念书的时候，他念的是数学系博士学位，他的老师叫做迪克森，迪克森当时是美国研究数论最重要的一位数学家，我父亲跟我说“你可以去拜访他一下”，所以我有一天打了个电话，结果去看了一下这位迪克森教授。他那时候年纪已经很大了，他还很记得我父亲。

　　　　主持人：他说您父亲是一个好学生，还是不好的学生？

　　　　杨振宁：他说我父亲是很好的学生，而且他说我父亲是他唯一的中国学生。

　　　　主持人：您在1957年之前的时候，有没有一天想到过我可能在1957年某一天我就要得诺贝尔奖了？

　　　　杨振宁：要讨论这个问题是这样的，我在中学念书的时候，那个时候我在当时的北平市

　　　　崇德中学，现在在绒线胡同，现在叫做北京市第三十一中。

　　　　主持人：北京市第三十一中，不知道现在有没有三十一中的校友，可以举手示意我。一个没有。他们听说您上那个学校以后，谁都不敢上那个学校了，要不老师总是拿您当榜样，把他们说成差学生。

　　　　杨振宁：那个学校是个小小的学校，当时只有不到300个学生。那么，我在那儿念书的时候，我喜欢东看西看各种书，看见了一本书叫做《神秘的宇宙》，这个是一个叫做亚瑟·艾迪顿写的，当时被人翻译成中文，我在念中学的时候看了这书，我觉得非常有意思，它讲的是二十世纪到那个时候为止，所发现的一些新的物理学的一些现象跟理论，那么，我对这很发生兴趣，所以回家以后就跟我父亲、我母亲开玩笑，说我将来要得诺贝尔奖金。

　　　　主持人：那个时候您的年龄是？

　　　　杨振宁：我大概是12岁或者13岁。

　　　　主持人：我记得我从小的时候我也喜欢物理，看物理我要先看那些物理大师，看了比如说吴有训、叶企孙、赵忠尧啊，看了很多他们写的文章，但是我都看不懂，唯独我看杨振宁先生的物理书的时候，能看懂，写了很多物理以外的东西。

　　　　杨振宁：你要不要来做我的博士生？

　　　　主持人：但是我的专业是法学，我下一辈子。

　　　　我是想问，杨先生什么时候开始研究物理的同时，也注意到物理啊、数学啊、化学啊它其中的美？

　　　　杨振宁：我想这个问题问得很好，是慢慢体会到的。我在念书的时候体会到了它的美，可是并没有能够把它讲出来，或者是从一个不是学物理人的眼光来表示出来，是近几年来，我因为有很多文史方面的朋友，我跟他们谈了谈以后，就觉得值得介绍一下子，一个念物理的人或者是任何一个念科学的人，对于科学上边的一些自然规律了解的时候的心情，所以后来我就写了一篇文章，这就是我等一下要给讲大家一下子的。

　　　　主持人：我想大家已经等得非常着急了。好，今天杨先生给大家带来的精彩报告的名字叫《美与物理》。好，有请。

　　　　杨振宁：十九世纪物理学最重要的两个贡献，一个是电磁学，一个是统计力学。统计力学最主要的创建人是三个，一个是麦克斯韦，一个玻尔兹曼，一个叫做吉布斯，其中玻尔兹曼写过很多通俗的文章，那么我今天就从他的一段话来跟大家开始谈谈。他说，“一个音乐家在听到几个音节以后，就能辨认出来莫扎特、贝多芬或者舒伯特的音乐，同样一个数学家或物理学家，也能在念了几页文字以后，就辨认出来柯西、高斯、雅可比、亥姆霍兹或者克尔期豪夫的工作”，他的这段话我觉得很有意思，为了解释这段话，我曾经跟几个朋友讲这样几句，我说，“大家知道，每一个画家、音乐家、作家都有他自己独特的风格，也许有人会以为，科学与文艺不同，科学是研究事实的，事实就是事实，什么叫做风格，要讨论这一点，让我们拿物理学来讲，物理学的原理有它的结构，这个结构有它的美跟妙的地方，而各个物理学工作者对于这个结构的不同的美跟妙的地方的感受，有不同的了解，因为大家有不同的感受，所以每一个工作者就会发展他自己独特的研究方向跟研究方法，也就是说他会形成他自己的风格”，那么这段话我希望在底下几十分钟给大家详细解释一下。

　　　　为了做这件事情，我先给大家介绍两个二十世纪的大物理学家，第一位叫做狄拉克，他是英国人，他是1902年出生，1984年过去的，我带了一张片子，不过我想大家看不见的，这是他在1969年从剑桥大学，英国剑桥大学退休了以后到美国去，那么我们在Stoney　Blook（纽约州立大学石溪分校），请他访问，那个时候我的一个喜欢照相的同事给照的，这张相片我觉得照得很好。　

　　　　是一个非常有意思的人，他很少讲话，而你要听他讲话的话，你觉得他这个想法跟一般的人都不一样，那么关于他的故事非常之多，所以我给大家只讲一两个。狄拉克讲话很少，他讲话了你要听的话，他有他自己的思维方法跟他的逻辑，我给大家只举两个例子。

　　　　第一个例子，是他有一天在演讲，演讲完了以后有个学生说“狄拉克教授，我不懂你刚才这个所讲的理论”，于是狄拉克就又解释了一下，解释完了以后，那个学生说“狄拉克教授你刚才讲的这个，跟你以前所讲的每一个字都是一样的”，狄拉克说“这不稀奇，因为这是最好的讲法”。另外一个故事是，他在普林斯顿的一个演讲，普林斯顿的介绍他的教授，在他演讲完了以后就说“狄拉克教授可以回答你们的问题”，有的学生就说“狄拉克教授你刚才那个方程式（3），是怎么从方程式（2）演化出来的？”，狄拉克不讲话，于是介绍他的人等了几分钟，就说“狄拉克教授，请你回答他的问题”，狄拉克说“他只讲了一句话，他没有问问题”。

　　　　狄拉克最重要的工作，是在1928年，他写了一篇文章，这个文章上面有一个很简单的一个方程式，我念这个方程式给大家听“＇pα＋mcβ＇ψ=　Eψ，这是一个非常简单的一个方程式，可是这个方程式有不得了的贡献，它奠定了今天原子、分子结构的基础，它解释了为什么电子有自旋，自旋的意思就是每一个电子都是在那儿象陀螺一样在那儿转，电子有自旋这个事情不是狄拉克发现的，在那以前几年，已经有人提出来，电子一定有一个自旋，可是不知道为什么要有自旋，刚才我所念出来的这个简单的方程式，你去了解了它的真正的意义以后，你自然而然就知道，电子一定要有一个自旋。而且这个电子的自旋跟自旋在一起的是一个磁矩，就是象一个小磁铁，这个磁铁，电子这个有自旋有磁铁这件事情也不是狄拉克发现的，是当时已经知道了，可是没有人知道为什么要有磁矩，而用刚才所念出来这个方程式就很自然的知道有磁矩，而且这个磁矩可以定量的用这个方程式算出来。而且这个磁矩跟电子轨道行动的关系，也是一个本来猜想到了，可是不懂为什么缘故是那样，也是被他的这个方程式所解释了。你想这样简单的一个方程式，把当时困扰大家的三个重要的问题都解决了，所以这个当然是震惊了当时物理学界。

　　　　我想最好的方法来描述这个，就是这是一个神来之笔，可是这个神来之笔并不这么简单，就被所有的人都认为是绝对对的，因为它出了一个新的问题，这个新的问题叫做负能问题，Negtive　energy，大家知道通常“能”都是正的，他这个方程式，你去算了一下以后，会得出来一个非常稀奇的现象，说电子可有负能，这个负能当时是不可思议的一件事情，所以很多人懂了他的这个工作的第一步以后，觉得这个东西是妙不可言，可是又觉得这个里头有非常奇怪的、不能够了解的、绝对不会对的事情，那么所以以后几年，就有种种人批评狄拉克，说他这个工作，看起来对是碰巧，其实是不对的。可是狄拉克坚持，到了1931年，他更进一步，他说“不但这个负能是应该有的，而且有了这个负能以后，就会发现一个新的，重要的一个现象”，当时还没有看见，就是说任何一个电子，都会跟它俱来的有一个叫做反粒子，anti…particle，每一个粒子都有一个反粒子，这个反粒子跟这个粒子完全一样，可是它的电荷是相反的，这个当时又是大家所不能接受的。人家说你从来没有看见过任何一个反粒子，你怎么随便就讲有个反粒子呢？可是过了一年以后，加州理工大学有一个年轻的，他其实是博士生，叫做卡尔·安德森，他在第二年，用云雾室照出来了一个轨道，这个轨道是一个正电子，就是正是刚才所讲的，狄拉克所讲的电子的反电子，因为它反粒子，因为它是带着正电，这一来的话，大家知道狄拉克的这个方程式不但是对，而且完全是对的，他预言出来了一个从前大家不晓得的一个新的现象。

　　　　所以，如果你想一想狄拉克，他是一个人话讲得很少，可是他话的内涵有简单的、直接的、原始的逻辑性，懂了他的想法以后，你会拍案叫绝。我想了想，用什么样子的中国的传统的话，可以描述看了他的文章以后，叹服了他这个工作的重要性以后的对于他这个文章的看法是什么，我想最好是说“秋水文章不染尘”，因为他的这个文章确实是里头一点渣滓都没有的，是清楚极了，假如你懂他的逻辑的思维方法。

　　　　我曾经想，要想跟我的文史的朋友介绍看了狄拉克的文章的感受，应该怎么样讲法呢？那么最后我发现到了，唐朝的诗