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“全才的理论物理学家”杨振宁

1957年12月10日,同刘岁的李政道~起登上诺贝尔奖领奖台的,还有35岁的杨振宁。获奖的原因,正如瑞典皇家科学院在公告中所宣布的:“他们对宇称定律透视性的研究,造

成了在基本粒子方面重大的发现。”

四十多年过去了,杨振宁已步入古稀高龄。在1994年秋,他又获得了另一项科学奖——费城富兰克林学院颁发的鲍威尔科学成就奖。这是美国奖金额最高的科学奖(25万美元),杨振宁是获此殊荣的第一位物理学家。这次获奖的原因,据该学院的正式文告说,是基于他“在规范场方面和其他方面的杰出贡献”。所谓规范场,即指杨振宁于1954年与米尔斯合作创立的杨一米尔斯规范场理论,它“已经排列在牛顿、麦克斯韦和爱因斯坦的工作行列中,并必将对未来几代有类似的影响”。

被誉为美国“氢弹之父”的杰出核物理学家泰勒认为,杨振宁在规范场沦方面的工作“应该第二次获得诺贝尔奖金”。

吴健雄的老师、美国知名物理学家、诺贝尔奖获得者赛格瑞认为,在这几十年中可以算得上全才的理论物理学家有三个:费曼、朗道和杨振宁,他们在非常不同的领域中做出了巨

大的贡献,这样的人才是不多的。

少年壮志

杨振宁祖籍安徽省凤阳府,父亲杨武之是美国芝加哥大学的数学博士。杨振宁是1922年10月1日生于合肥的(后来他的出生日期在1945年的出国护照上误写成了1922年9

月22日),当时他父亲在安庆(旧名怀宁)一所中学教书,振宁的宁字,就是从怀宁来的。他出生不满周岁,父亲即因考取公费留美生而出国了。他4岁时,母亲开始教他认方块字,一年多的时间教了他 3 000个字。杨振宁在 60岁时回忆说:“现在我所有认得的字加起来,估计不超过那个数目的两倍。”

1928年杨振宁6岁的时候,父亲从美国回来,一见面就问他念过书没有。他说念过了。念过什么书?念过《龙文鞭影》。叫他背,他就都背出来了。杨振宁回忆道:“父亲接着问

我书上讲的是什么意思。我完全不能解释。不过,我记得他还是奖了我一枝钢笔,那是我从来没有见过的东西。”

杨振宁读小学时,数学和语文成绩都很好。中学没有毕业,便考入了西南联大,那是1938年,他才历岁。杨振宁在西南联大物理系,师从赵忠尧、吴有训、周培源等名家,又受吴

大献、王竹溪的影响,这为他今后的研究工作“打下了扎实的根基”。

杨振宁数学很好,但他却没有子从父业攻读数学。在西南联大流传着这样一个传闻:早慧的杨振宁从小就立下了要得诺贝尔奖的志向,作为数学教授的杨武之支持儿子的这一

美好追求,数学没有诺贝尔奖,而物理有诺贝尔奖。不管这传闻是否真实,后来杨振宁的确获得了诺贝尔物理学奖,而扎实的数学基础为他在物理学上的成就铺平了道路。

通向诺贝尔奖之路

1942年,20岁的杨振宁从西南联大物理系毕业,旋即进入西南联大的研究生院。两年后,他获得了硕士学位,并考上了公费留美生,于1945年夏启程赴美。在芝加哥大学泰勒教授的指导下,他以《核反应》这篇杰出的论文获得了博士学位,当时是1948年。

1949年,杨振宁进入普林斯顿高等研究院做博士后,开始同他在西南联大的同学李政道合作进行粒子物理的研究工作,其间遇到许多令人迷惑的现象和不能解决的问题,他们大

胆怀疑,小心求证,最终推翻了宇称守恒定律,使迷惑消失,问题解决。在这里,我想不妨也引用一两段杨振宁40年前在诺贝尔演讲会上所说的话:

“那时候,物理学家发现他们所处的情况就好像一个人在一间黑屋子里摸索出路一样。他知道在某个方向上必定有一个能使他脱离困境的门。然而究竟在哪个方向呢?

“原来,那个方向就是宇称守恒定律不适用于弱相互作用。”

杨振宁和李政道在科学研究方面的合作一直持续到1962年。1982年杨振宁60岁寿辰时出了一本文集《杨振宁论文选集》,书中列出了他1944-1981年的203篇论文的题目,其中与李政道在1946-1962年间合作写的有37篇。1962年春夏,他们之间的关系产生裂痕,从此分道扬键,不再合作。虽然此后他们都各自取得了新的科研成就,但大家都为他们友谊的破裂感到遗憾和惋惜。

最高的科学成就

杨振宁对理论物理学的贡献范围很广,包括粒子物理学、统计力学和凝聚态物理学等领域。其中,除弱相互作用中宇称不守恒的发现外,杨一米尔斯规范场理论和杨一巴克斯特

方程是他对物理学和数学的重大贡献。

1953—1954年,杨振宁在访问布鲁克海汉国家实验室期间,同哥伦比亚大学的博士生米尔斯一起提出了非阿贝尔规范场的理论,即著名的杨一米尔斯场论。这种场与称为阿贝

尔规范场的电磁场不同,是一种有非线性相互作用的场。这种场与其他粒子的相互作用,也由规范不变性原理确定了。非阿贝尔规范不变性及其相关的规范场论,是划时代的工作,为整个粒子物理学奠定了以后发展的最基本的原理和方程。自然界中存在着四种基本相互作用:强作用、电磁作用、弱作用、引力。现在知道,传递这些作用的都是杨一米尔斯场。

理论物理学界是这样评价杨一米尔斯场的:

‘杨一米尔斯场理论是继麦克斯韦的电磁场理论、爱因斯坦的引力场理论、狄拉克的量子理论之后的最为重要的物理理论,在物理学上,比起‘宇称不守恒’来,它的贡献还要基本,意义还要深远。”

可以说,杨一米尔斯场理论是杨振宁在物理学领域的最高成就。

至于杨一巴克斯特方程,是杨振宁在1967年和巴克斯特在1972年分别提出来的,1981年有此命名。该方程是一个基本数学结构,在物理与数学方面有广泛的应用。1990年在

日本京都的国际数学家大会上,四位菲尔兹奖获得者中,有三位的工作都与杨一巴克斯特方程有关。最近,中国科学院系统研究所数学机械化研究中心利用“吴文俊消元法”,机械化

地求出了包括16个未知数、由64个3次多项式方程组成的二维经典杨一巴克斯特方程的全部解,并建立了计算相应量子解的机械化算法。

作为物理学方面的全才,杨振宁在粒子物理学、统计力学和凝聚态物理学等方面也多有贡献。

杨振宁于1966年离开普林斯顿,到纽约州立大学五溪分校创建了理论物理研究所,使之很快发展成为美国一个新的著名学术中心。

“血浓于水”的爱国情怀

《中国大百科全书》物理学卷有这样一段记载:“杨振宁于1971年夏访问中华人民共和国,是美籍知名学者访问新中国的第一人。”

杨振宁在阔别故土26载之后回到祖国,真有“少小离家老大回,乡音无改鬓毛衰”的感慨。他探望了病中的父亲杨武之教授,首次见到了自己的岳父、前国民党高级将领杜章明先生和岳母杜曹秀清女士。在上海,他访问了复旦大学、中科院生化所和生理所;在北京,他访问了北大、清华、中科院原子能所和一些工厂、农村和医院。他见到了他敬重的老师吴有训、周培源、王竹溪、张文裕、赵忠尧,见到了他的同窗挚友邓稼先、黄昆。

1971年7月28日,周恩来总理在人民大会堂亲切接见并宴请了杨振宁和他的亲属。在席间三小时的讨论及宴会后两小时的谈话中,周总理详细询问了美国的社会情况,政治。

经济、学生运动、大学政策、黑人运动、失业问题、选举问题、美国对日本的态度等等,杨振宁都—一谈了自己的所见所闻和看法。

杨振宁在1971年春中美关系升始解冻后不久,即毅然率先访华,叩开了中美之间紧闭了川多年的科学大门,意义重大。

与杨振宁共事多年的聂华桐教授用“血浓于水的骨肉之情”来描述杨振宁的爱国情怀,并认为“他这样做是担了相当大的风险的”。

杨振宁首次访华后回到美国,联邦调查局曾多次找他,他非常镇定而坚决地答道:

“在中国,我的父亲、母亲、弟妹们——我的亲属们都在那里,我的许多朋友在那里,我想念他们,所以我要去看望他们,这并不触犯美国的法律!”

杨振宁后来这样说:‘倒1972年夏天作第二次旅行时,我已经拿定主意,作为一名中国血统的美国科学家,我有责任帮助这两个同我休戚相关的国家建立起一座了解和友谊的桥梁。我也感觉到,在中国科技发展的道途中,我应该贡献一些力量。”

这次周恩来会见杨振宁时,诚恳地请他就中国的教育、科研提出意见和建议。杨振宁坦率地直抒己见:

‘冲国在教学科研中重视理论和实际的结合,这是很好的,在经济比较落后的条件下,这也是必须的。但是,目前中国理工科大学不重视基础教学和理论研究,这是目光短浅的

表现,应引起重视。在科研机关里,也存在着不重视基础理论的倾向。”

他还谈了一些具体的建议。事后周恩来指示有关部门作了认真的研究并及时给予落实。

“云水风雷变幻急,物竟无存争朝夕”,杨振宁在游览祖国大好河山时写过这样的诗句。他以只争朝夕的精神,穿梭往来于大洋两岸,做沟通中美关系和学术交流的工作。

1977年2月27日,杨振宁在美国以“全美华人协会”负责人的身份与他人共同发起成立“全美华人促进美中邦交正常化委员会”,并以 8 000美元的代价在当天的《纽约时报》上刊登全页广告启事“致美国卡特总统公开信”,全文用英文发表,旁边加了八个中文字:“亡羊补牢,犹未为晚2”

1978年底,美国宣布1979年元旦与中国建交,接着邓小平夫妇访美。

1979年1月30日,在华盛顿全美华人协会等组织举办的欢迎邓小平的宴会上,杨振宁致了题为“建造友谊桥梁的责任”的欢迎词。

1980年,杨振宁在纽约州立大学石溪分校发起成立“与中国学术交流委员会”,资助中国学者去该校进修。

1982年,杨振宁直接写信给中国有关部门领导,对中国科技发展的战略再次提出建议。

1983年,杨振宁倡议的‘冲山大学高等学术研究基金会”在香港组成,杨振宁任基金会董事会主席。

1984—1986年,杨振宁倡议的“亿利达青少年发明奖”。“吴健雄物理奖”和“陈省县数学奖”相继成立。

1986年,杨振宁倡议的南开大学数学研究所理论物理研究室建立,本着“立足南开,面向全国,放眼世界”的开放精神,开展了一系列研究工作。

目前,年逾占稀的杨振宁更多地关注中国科学的未来。1993年4月27日,他在香港大学作了题为“近代科学进入中国的回顾与前瞻”的演讲,两次重复了下面这句话:

“到了刘世纪中叶,中国极可能成为一个世界级的科技强国。”

近年来,杨振宁涉足科学史,特别是中国近现代科学史研究领域,我们有幸邀请他出席了19%年正月在深圳举行的第七届国际中国科学史会议。他在大会开幕式上说:

“要了解科学发展的现状,必须知道它的历史;而要预测科学发展的未来,则必须了解它的过去和现在。”


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