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发表于 2022-5-13 11:06
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四、费米:杨振宁心目中的楷模
杨振宁的主要科研理念源自于费米的直接影响。在杨振宁看来费米是无可指责的楷模:“我一直认为他是一个标准的儒家君子。” 杨振宁曾这样描述费米对他影响之大:“我在做学生时,受到费米的影响非常之大。其中最重要的是我了解到物理不是形式化的东西。” 费米所不提倡的“形式化”的东西,指的是不“跟实际接触的物理” ,是物理现象的对立面,即脱离实际的虚构。在杨振宁看来,符合费米科研理念的即是好的物理学研究,反之则是非物理学研究或不是好的物理学研究。1986 年当有人请他发表对当时热门的第五种相互作用的看法时,杨振宁说:“今年年初某记者在报纸上报道了《物理评论快报》上的一篇文章,所以全世界都知道有所谓第五种相互作用的说法。……可以不客气地讲,国外多数人的这方面工作毫无价值。因为他们不懂物理是什么。”《物理评论快报》是国际权威学术期刊之一,杨振宁将这一期刊上讨论热门话题的研究者们,斥为“不懂物理是什么”的人,这一态度之坚决令人讶异。杨振宁的信心和底气,直接来自他对费米研究理念的深刻理解与坚定确信——第五种相互作用这类研究,完全是脱离实际、凭空臆断的形式主义的、因而是“非物理的”的做法。其后事态发展的结果表明,杨振宁的判断是正确的。
前文曾提到,玻恩坚信所有物理学的进步都出自对事实的合理解释,而不是出自空想或推测;这也是杨振宁所说的“费米风格”的核心内容。费米 1922 年获得博士学位,稍后他来到德国哥廷根大学,在玻恩领导的物理系深造学习7个月。1963 年 6 月,在接受托马斯·库恩采访时,玻恩当年的学生和助手约当回忆了费米在玻恩学派时的情形:“费米当时承担了证明遍历理论的工作,那时候这一理论还没有后来那样更详尽和更完善的数学描述,费米对它进行了思考,并且对解释这个理论做出了贡献,让人们对它更有兴趣了。他一直给人特别爱思考的印象,同时也特别干净。……费米当时的确给我留下了一定的印象……” 根据库珀的研究,费米在哥廷根期间,已经开始筹划出任罗马大学物理研究所负责人的职位。不难想象博士毕业不久、毫无经验但期待成为一个研究机构负责人、从而大展宏图的年轻费米,此时自然会格外关注声望日隆的玻恩学派的人员构成、内部学术运作与管理等等细节。根据塞格雷以及维格纳等人的回忆可知,费米的工作方式以及与助手和学生交流的方式,与玻恩当年的做法极为接近。杨振宁说费米善于专题讨论,而这恰恰也是玻恩当年的做法,并且费米曾承担过玻恩制定的一个专题的研究和主讲任务。因此可以肯定,玻恩及其学派对费米的影响是不能否定的。因此费米与玻恩科研理念上的一致性,不是毫无关联的巧合。玻恩与费米在后来的科研生涯中交集不多,但是也偶有书信往来。由笔者曾引用过的玻恩写给费米的信函可以看出,玻恩对待费米仍是平易近人、毫无师生辈分之别的。在内心里玻恩也视费米与特勒等人为自己的学生。 费米曾多次提名玻恩为诺贝尔物理学奖候选人,1954 年(玻恩获奖年)费米也是为数不多的玻恩的提名人之一。
五、特勒:杨振宁的博导
除了费米,杨振宁说:“在芝加哥大学念书时,对我很有影响的另一位老师是特勒。” 在特勒的指导下,1948年杨振宁获得博士学位。对于特勒的学术风格,杨振宁有这样的描述:“特勒的物理与费米的物理有很相近的地方……相近的地方是他的物理也是从现象出发的。” 笔者认为特勒与费米学术风格之所以有“很相近的地方”,重要的原因之一是特勒也曾多年深受玻恩影响;而特勒的博士指导老师海森伯则曾是玻恩的学生和助手。杨振宁认为自己研究物理学所用的归纳法,是从特勒那里学来的:
我跟吴大猷先生学了分子光谱学跟群论之间的关系。学的方法,主体是推演法:是从数学推演到物理的方法。泰勒所注意的是倒过来的方法。他要从物理的现象引导出数学的表示,换句话说,他着重的是归纳法。我跟他接触多了后,逐渐了解到他的思考方法的好处。因为归纳法的起点是物理现象。从这个方向出发,不易陷入形式化的泥坑。
从这段引文可以看出,特勒与费米的研究方法最相近之处是:从物理现象出发(现象是由实验发现的),从中引导出数学的表示。而这如前所述恰好是玻恩所终生强调和履行的核心理念。特勒于 1930 年秋天来到哥廷根大学,成为玻恩的助教。玻恩对特勒有重要影响是学界的共识。特勒的传记作者说:“评比物理学家要比评比棒球选手或电影明星困难得多。但是,除了普朗克和爱因斯坦这两个属于老一辈的人以外,许多评论者都把海森伯和玻恩放在最高的地位。这两位物理学家后来对特勒的影响极大。” 遗憾的是特勒传记作者没有举出具体事例。有证据表明特勒在哥廷根期间是个活跃人物。1932 年玻恩五十岁生日时,他的助手和弟子们为举办了一个令其感到出乎预料的庆祝活动,特勒是这一活动的核心:“泰勒是这次庆祝活动的策划者,他给 80 岁的艾琳(玻恩的女儿)留下了无法忘却的记忆。后来她把他描写成‘魔鬼莫菲斯特的化身——一张黝黑的脸上,彼此衔接起来的浓眉下深不可测、熠熠发光的双眼。’”特勒得到了玻恩的充分认可,也赢得了玻恩的特别关照。1933 年 5 月 30 日在写给玻恩的信函中,爱因斯坦说:“也许你可以写信给他(林德曼)谈谈特勒的事。”在编辑《玻恩-爱因斯坦书信集》时,玻恩对此函所做注释中说:“从爱因斯坦的信中可以明显看到,我那时正试图为特勒做一些事情,但我却记不起来是什么事了。他在哥廷根逗留了一段时间,我写的光学书中,有一章(拉曼效应理论)就是他帮我写的。”南希·格林斯潘研读玻恩档案资料后发现,1933 年玻恩还曾向多人推荐特勒。如在写给艾伦费斯特的信中,玻恩说:“特勒是具有非凡天赋的人,值得每个人提携;作为一位匈牙利犹太人,他被轻视了很多。”南希·格林斯潘见到,在当年写给林德曼推荐特勒的信中,玻恩嘱咐林德曼一定要将特勒的名字记在心上。这些都表明当年玻恩与特勒关系紧密、玻恩对特勒十分欣赏。与玻恩长时间保持密切关系的特勒受到玻恩学术理念的影响是较为自然的事。
六、杨振宁与玻恩科研理念之对比
费米和特勒继承了玻恩科研理念的一个重要方面,即理论物理研究,一定要从实验出发,关注具体的物理问题而不依赖空想。玻恩的另一特点,即理论物理研究必须要将数学描述置于哲学思考之前,在他们身上展示得并不突出。由此可以看到几个人科研理念的微妙异同。虽然与玻恩没有过直接接触、虽然在著述中较少提到玻恩,但杨振宁的科研理念,与玻恩却高度相似;这种相似程度甚至超越了费米、特勒与玻恩的相似。
1. 一切从实验事实出发
与玻恩相似,杨振宁也坚信并长期强调物理实验对理论研究的决定性作用,他曾说:“我十分重视物理学家实验的结果。物理学家不应去做纯数学的理论物理研究……” 在杨振宁看来,理论物理学家从实验出发是唯一正确的做法,这也是物理研究与数学研究、艺术创作在方法上最根本的区别:“理论物理的最终判断是在现实中。与数学家和艺术家不同,物理学家不能凭自由的想象去创造新的概念、构造新的理论。”理论物理学家杨振宁在其研究生涯中,一如玻恩当年,有意识对前沿实验物理学研究保持密切关注:“1953 年的夏天,我搬到长岛的布鲁克海文,这儿有当时世界上最大的加速器……许多实验小组不断获得大量有趣的结果。我每隔几周就访问这些实验小组,以熟悉他们的实验。”其他人也有类似的回忆,如巴斯科姆·第佛说,1961 年杨振宁访问斯坦福大学时,“频频访问我们的实验室” 。
正因为有这样的思想基础,杨振宁对于脱离实验的理论物理研究,总是持有怀疑的态度,如 1994 年他说:“近些年来,高能物理里头重要的新的实验很少,实验成果有枯竭的现象。理论方面文章很多,可是大家知道,物理的最后判断是实验。没有实验的根基,容易造成空中楼阁的现象。” 充分肯定实验事实对于理论物理研究的决定性作用,杨振宁的这一科研理念,如他所说来自于费米和特勒的影响;而费米与特勒的科研理念,具有明显的玻恩学派的学术基因。
2. 数学——杨振宁研究工作的强大引擎
玻恩当年在哥廷根主要接受的是专业的数学训练,在做博士论文时才改换方向研究应用数学并逐渐成为理论物理学家。杨振宁具备一流的数学天赋,在数学方面较早受到家学熏陶,并逐步打下了坚实的数学基础。因此玻恩和杨振宁与绝大多数物理学家对数学的理解和认识截然不同。杨振宁曾这样表达他与很多同行不同的数学感受:“我的大多数物理学同事都对数学采取一种功利主义的态度。或许因为受父亲的影响,我比较欣赏数学。我欣赏数学的价值观念,我钦佩数学的美的力量;在谋略上,它充满了巧妙和纷杂;而在战略战役上则充满惊人的曲折。”数学对于杨振宁,一如数学对于玻恩,是不可或缺的;离开数学,他们的研究工作如折一翼。
如果玻恩与杨振宁有机会直接交流,一定会发现对数学他们具有很多相同的认识以及相似的态度。有所不同的是,玻恩重于应用数学,而杨振宁除了应用数学,在研究物理问题过程中,还对数学做出过了重要贡献 。
3. 保守的革命者
玻恩与杨振宁还在多个方面具有高度的相似性。再举一例——他们都是保守的革命者。两个人在科学生涯中都做出过革命性的工作。但从玻恩的自我表述可以看出,他在多数情况下所作出的革命性贡献,事实上是在别无他法的情况下,不情愿、不得已而做出的。换言之,他不是一个高喊“革命”口号、以推翻旧理论为目标的人。理论物理学家戴森则称杨振宁为保守的革命者:“他热爱过去,尽可能少摧毁它。他对西方科学的杰出思维传统和对中国祖先的杰出文化传统同样崇敬。”杨振宁自己完全同意戴森的这一观点,说自己做出过革命性工作,但与此同时,“我又是比较保守的。……所以总的来说,我的确是一个‘保守的革命者’。”如果一个人在毫无正当理由与事实证据的前提下,即野心勃勃主观地以推翻既有的科学理论为目标,那么他或者是个名利熏心的人,或者是个根本不具备科学精神的人。因此,科学家的保守性本质上是科学精神的一种诚实反映。
七、结语
杨振宁的科研理念在师承上是清晰的,费米和特勒对他有全方位的直接影响,他自己对此有清晰的回忆。而他从费米和特勒这里所继承,部分核心内容是玻恩学派的科研理念。
玻恩一贯倡导与贯彻、由费米与特勒等发扬光大,而杨振宁深信不疑的从实验出发、基于物理事实展开研究的主张,是20世纪理论物理研究理念的重要内容;与此相反,脱离实验的诸多尝试终归于水中望月。而使玻恩备受奚落、但他仍一贯秉持的理论物理学研究必须数学描述先行的科研理念,在 20 世纪下半叶才逐渐为更多理论物理学家所逐步认可和接受,杨振宁将数学技能发挥到了登峰造极之化境。玻恩学派的两条基本科研理念以及由其衍生出来的一些科研技巧,事实上是 20 世纪理论物理学家高歌猛进的有力引擎。20世纪理论物理学家在量子力学、核与粒子物理、量子场论等诸多领域取得的巨大成功,无一不是坚决实践这一科研理念的结果。没有理由让人相信,未来的理论物理会放弃由玻恩建立、由杨振宁发扬光大的这一套成功的理论物理科研理念。
作者简介:厚宇德,1963 年生,黑龙江明水人,工学博士,山西大学教授、博导,研究方向为科学文化。
基金项目:教育部人文社科研究项目“玻恩学派中国成员创新方法研究”(项目编号:20YJAZH036)
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(文献[19]是根据访谈录音整理出的文字制作的19套微型胶卷,每套302盘,分藏于世界各地图书馆。本文作者曾多次在伦敦科学博物馆图书馆阅读该馆所收藏的这一文献。)
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