[轉載]似至晦,實至明; 似至繁,實至簡;似至難,實至易。
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似至繁,實至簡,
似至難,實至易。
楊振寧,諾貝爾物理學獎獲得者,清華大學高等研究中心名譽主任,美籍華裔科學家。曆任普林斯頓高等研究所教授、紐約州立大學石溪分校理論物理研究所所長。先後獲得中國科學院、美國國家科學院、台灣中央研究院等院士榮銜。1922年出生於安徽合肥,1948年獲芝加哥大學博士學位。1957年,楊振寧與李政道因共同提出宇稱不守恒理論而獲得了諾貝爾物理學獎,二人成為最早獲得諾貝爾獎的華人。
精彩摘要:
與同學討論是深入學習的極好機會。多半同學都認為,從討論得到的比老師那裏學到的知識還要多,因為與同學辯論可以不斷追問,深度不一樣。
一個人最好在研究開始的時候,進入一個新領域,就像挖金礦,挖新礦容易出成果,如果一個地方人家已經挖了五年,要想再挖出新礦,就比較困難。
中國教育哲學講究“知之為知之,不知為不知,是知也”,知道的,不知道的,都要想清楚,這才是真正的學習。這種教育哲學,有很大好處,也有很大壞處。
一個社會要想科學非常成功,是不是必須製造一種風氣,使年輕科學家都很衝,朝中國儒家君子相反的方向走?這是一個很深層次的問題,值得大家注意。
楊振寧講座實錄:
少年讀到《神秘的宇宙》開啟對物理的興趣
當直覺與書本知識有衝突,是最好的學習機會,必須抓住,把本來的直覺錯誤想清楚,形成新的直覺
我1929年到清華大學,當時7歲,就讀清華大學裏的成誌小學(編者注:清華附小的前身),我父親是清華大學數學係教授。
4年後進入北京城裏的崇德中學,現在叫北京市第三十一中學,在宣武門附近。學校很小,差不多300個學生,有一個小圖書館,我喜歡到裏麵瀏覽書籍。初中二年級,我在圖書館發現一本翻譯過來的書,叫《神秘的宇宙》,描述1905年物理學大革命、1915年相對論和1925年量子力學,這不隻是20世紀物理學的大革命,也可說是人類知識曆史上非常重大的革命。我當時並不太懂其中的內容,不過產生了濃厚興趣,這與我後來學習物理有密切關係。
1937年夏天我剛剛讀完高一,抗戰就開始,我們全家搬回合肥老家。後來清華大學與北京大學、南開大學合並,成立西南聯合大學,我父親到昆明就職,1938年春天,我們就到了昆明。當時中學生流離失所的很多,教育部就規定不需要有中學畢業文憑也可以參加高考,我當時高二,算便宜一年,參加高考就進入了西南聯大。
高考考試科目中有物理學,我高中並沒有學習物理學,就借了一本標準教科書,關門念了一個月,原來我非常喜歡物理,覺得更合我的口味,所以就進入西南聯大讀物理學,而我起初報考的是化學。
在大學,教科書說圓周運動是向心的,與我的直覺不一樣。思考一兩天後,才了解到原來速度向量不單包含量,還有方向,把方向改變加在其中,圓周均勻加速就變成向心。這個教訓非常重要,當直覺與書本知識有衝突,是最好的學習機會,必須抓住,把本來的直覺錯誤想清楚,形成新的直覺。這是真正懂得一門學問的基本過程。
吳大猷、王竹溪兩位師長引領進入研究領域
與同學討論是深入學習的極好機會。多半同學都認為,從討論得到的比老師那裏學到的知識還要多,因為與同學辯論可以不斷追問,深度不一樣
大學四年級需要寫學士論文,我去找吳大猷先生(編者注:著名物理學家,被譽為中國物理學之父,2000年去世),他給我的研究題目是“對稱”,在物理學中用準確的數學語言表述就叫“群論”。“群論”在20世紀被用到物理學,成為顯學。
吳大猷把我引到對稱與群論領域。我學到群論的美妙和在物理中的深入應用,對後來工作有決定性影響,對稱理論是我一生的主要研究領域,占我研究工作的三分之二。
1942年我取得學士學位後,進入清華大學研究院讀碩士,碩士論文導師是王竹溪(編者注:物理學家、教育家,曾任北京大學副校長,1983年去世)。王先生的專長是統計力學,屬於物理學一支。統計力學是我另外一個研究領域,占我一生工作的三分之一。
我在研究院的同班同學有黃昆(編者注:著名物理學家、中國固體和半導體物理學奠基人,2005年去世)和張守廉(編者注:著名電機工程專家,紐約州立大學石溪分校電機係主任)。我在黃昆70歲的時候寫過一篇文章,描述當時我們無休止的辯論物理題目。記得有一次我們所爭論的是關於量子力學中“測量”的準確意義,從喝茶開始辯論,到晚上回到學校,關燈上床,辯論仍沒有停止。現在已經記不清爭論的確切細節,也不記得誰持什麽觀點,但我清楚地記得三人(編者注:楊振寧、黃昆和張守廉)最後都從床上爬起來,點亮蠟燭,翻看海森堡的《量子論的物理原理》來調解辯論。
根據我讀書和教書得到的經驗,與同學討論是深入學習的極好機會。多半同學都認為,從討論得到的比老師那裏學到的知識還要多,因為與同學辯論可以不斷追問,深度不一樣。
求學美國奔著敬重的諾獎得主費米選擇芝加哥大學
一個社會要想科學非常成功,是不是必須製造一種風氣,使年輕科學家都很衝,朝中國儒家君子相反的方向走?這是一個很深層次的問題,值得大家注意
1944年我研究生畢業,教了一年中學。1945年第二次世界大戰結束,經印度到美國,進入芝加哥大學。當時中國與美國之間不但沒有航班,也沒有輪船。美國當時在亞洲有幾百萬士兵,所以美國就造了一些5000噸左右的船,從印度把兵運回美國,每個船中有一二百個艙位留給非美國軍人。我們20幾個公費留美學生在印度等了兩個月,經印度洋、紅海和地中海,最後到達美國紐約。到紐約後我請求進入芝加哥大學。
我在西南聯大學的物理學已經相當高深,那時我最佩服3個20世紀重要的物理學家,一個是愛因斯坦(Einstein);一個是狄拉克(Dirac),英國物理學家;第三個是恩芮科·費米(Enrica Fermi),意大利出身,37歲時就獲得諾貝爾獎。
費米在芝加哥主持建立世界第一個原子反應堆,他是第一流的實驗物理學家,也是第一流的理論物理學家。事實上,物理學家在19世紀以前是理論與實驗都要做的,牛頓既研究理論又做實驗,可到20世紀,理論與實驗變得更複雜,很少有人能夠兩方麵兼做。20世紀能夠在兩方麵都做出第一流工作的物理學家就是費米。
去美國的路上,我就想好跟著費米做博士論文,而且要做實驗論文。我在西南聯大物理學理論學得很好,實驗卻根本沒有經驗,而物理學最後是要基於實驗的,所以想跟費米做實驗方麵的博士論文。
1946年初我到芝加哥大學,開學後就上了費米的課,很快熟起來。我提出跟著他做實驗論文,他研究了一下說不行,因為他的實驗不在芝加哥大學,而是在40公裏以外的一個實驗室,當時是保密的,所以我就沒做他的研究生。
2001年是費米誕辰一百年,我在慶祝會中做演講。我說,費米是20世紀所有偉大的物理學家中最受尊重和崇拜的人之一,他之所以受到尊敬和崇拜,是因為他在理論物理和實驗物理兩方麵的貢獻,是因為他領導下的工作為人類發現了強大的新能源,而更重要的是因為他的個性。他永遠可靠和可信,永遠腳踏實地,他的能力極強,卻不濫用,也不嘩眾取寵,也不小瞧別人,我一直認為他是一個標準的儒家君子。
一般來講,美國重要的科學家比較衝,同時,美國科學又是非常成功的。所以,這就出現一個問題,一個社會要想科學非常成功,是不是必須製造一種風氣,使年輕科學家都很衝,朝中國儒家君子相反的方向走?這是一個很深層次的問題,值得大家注意。
感受中西教學方法差異
中國教育哲學講究“知之為知之,不知為不知,是知也”,知道的,不知道的,都要想清楚,這才是真正的學習。這種教育哲學,有很大好處,也有很大壞處
在物理學習方法上,芝加哥大學與國內有一個基本的區別,國內是推演法,在書上學到一個理論,按定律推演到現象。芝加哥大學正好相反,不是從理論而是從新的現象開始,老師和同學腦子裏整天想的就是這些新現象,能不能歸納成一些理論。如果歸納出來的理論與既有理論吻合,那很好,就寫一篇文章;如果與既有理論不符合,那更好,因為那就代表既有理論可能不對,需要修改。
整個氣氛與國內是不一樣的。我覺得自己非常幸運,在中國使用推演法,打下一個非常紮實的根基;到美國,學會多注意新現象,由新現象歸納出理論。
中國教育哲學講究“知之為知之,不知為不知,是知也”,也就是說你得知道自己所知道的,與不知道的東西分清楚,不能夠亂七八糟。有些東西你是知道的,有些東西你不知道,都要想得清清楚楚,這個才是真正的學習。這是中國傳統的教育哲學,很重要,有很大好處。 可是這種教育哲學也有很大壞處,事實上有許多知識不是這樣學來的,比如一個小孩學講話,並不是按部就班,甚至不知道自己已經學會,他在一個不太清楚的時候,就弄出來。關於這一點,我給它起一個名字叫滲透性學法,滲透性學法是中國傳統不喜歡的。
事實上,很多東西第一次聽不懂,第二次再聽,還是不懂,可是就比第一次多懂了一點,等聽到很多次以後,就忽然一下子了解,這是非常重要的學習方法,也可以說是中國傳統教育哲學與西方教育哲學一個很大區別。我上學時就覺得西方學生沒有把東西想清楚的習慣,可這並不阻止他們做出非常重要的工作,尤其是非常聰明的年輕人,用滲透方法吸取知識的能力很強。
芝加哥大學當時是非常成功的,研究氣氛濃厚,有很多討論會,多注重新現象,新方法,少注重書本上的知識。1948-1950年在芝加哥大學獲得博士學位的畢業生中,有4位獲得諾貝爾獎,這與當時濃厚的學習氣氛密切相關。
1971年我到中國參觀訪問,中國大學的課程是非常之深,有所謂“四大力學”(編者注:傳統的《理論力學》、《電動力學》、《量子力學》和《熱力學、統計物理》組成),每一名物理係學生都要花很長的時間去學這四門理論課。四大力學當然重要,沒人能否認它們是物理學的骨幹,不過物理學不隻是骨幹,隻有骨幹的物理學是一個骷髏,有骨頭又有血肉的物理學,才是活的物理學。
研究方向在“希望破滅”中清晰
一個人最好在研究開始的時候,進入一個新領域,到一個舊領域當然也可以,可是就像挖金礦一樣,挖新礦容易出成果,如果一個地方人家已經挖了五年,要想再挖出新礦,就比較困難
1946年上半年,經過費米推薦,我成為泰勒(E·Teller,編者注:出生於匈牙利的美國理論物理學家,被譽為“氫彈之父”,2003年去世)的研究生。泰勒給我一個研究題目,幾個星期以後,我給他看計算結果,泰勒覺得很好,還安排我做一個報告,大家的反應都非常好。泰勒說可以把它寫成一篇文章,可我覺得還不夠好,總沒寫出來。
1946年秋天費米介紹我跟著艾裏遜(Allison)教授做核物理實驗。我在實驗室做了差不多20個月的研究工作。1947年我曾經寫信給黃昆,他那時候在英國讀研究生,我的信中用了“希望破滅”。因為我在艾裏遜實驗室做得不成功,不成功的主要原因是我這人天生不是做實驗物理的,動手不行,常常在實驗闖禍,沒有這方麵的天分。
回想起來,那一年我自己找了四個理論題目,第一個是昂薩格(Onsager,編者注:美國物理化學家,1976年去世)關於伊辛模型(Ising Model)的文章,這是當時有名的統計力學題目。第二個是布洛赫(Felix Bloch,編者注:瑞士物理學家,1952年諾貝爾物理學獎獲得者)關於自旋波(Spin Wave)的文章,也是有名的統計力學題目。第三個題目是規範不變。
這是我自己想出來的發展方向,但弄了幾個禮拜無果而終。研究中找題目感到沮喪,是極普遍的現象,所有研究生差不多都有過一些沮喪。不過大家不要因為沮喪就覺得沒有希望,不是你一個人,所有研究生都有這個問題。
前三個題目做來做去都沒有結果,第四個題目是核反應中的角分布問題。這一問題與對稱有密切關係,我就想到從吳大猷先生那學來的群論分析“物理規律旋轉不變”的意義。1948年我得到結果就寫了一篇很短的文章,泰勒很喜歡,主動來找我,他說文章很好,為什麽不把它稍微變長一點,增加一點材料,可以接受這篇文章做我的博士論文。我決定接受泰勒建議的時候,如釋重負。
我在芝加哥大學的兩年半時間,自己找了四個題目,隻有第四個有所發展,前三個費很大勁,沒有結果。第四個題目是關於群論的,走到這個領域我非常興奮,因為那時很少人對把“對稱”用在核物理中感興趣,我走進去了,所以很快占領一個新的領域。
我因此得出一個很重要的結論:一個人最好在研究開始的時候,進入一個新領域,到一個舊領域當然也可以,可是就像挖金礦一樣,挖新礦容易出成果,如果一個地方人家已經挖了五年,要想再挖出新礦,就比較困難。
我在芝加哥大學還有一個非常重要的經曆,就是與鄧稼先的交往。鄧稼先是我的中學同學,比我低兩班,後來在西南聯大,他也是物理係,因為我跳了一級,所以他比我低了三班。我到美國後,沒過幾年他也來普渡大學讀書。1949年夏天他從普渡大學到芝加哥,我與他、還有我弟弟租了一個公寓,住在一起。他第二年取得博士學位後回國,50年代帶領28個剛剛獲得學士學位的物理係年輕學生研究製造原子彈,對中國原子彈和氫彈發展作出絕對性貢獻,成為“兩彈元勳”。
為愛留在普林斯頓 開始學術最有成果的17年
我認為所有研究工作多多少少要經過三步曲:興趣--準備工作--新的突破點
1948年我在芝加哥大學獲博士學位,留校教書。1949年就去了普林斯頓大學,當時最紅的理論物理題目是“重整化”,在普林斯頓有很多人做這方麵的研究,所以我要去普林斯頓。 本來想在普林斯頓呆一年就回芝加哥大學,但在普林斯頓碰見了我以前高中教過的學生(編者注:楊振寧在國立西南聯合大學附屬中學任數學老師),叫杜致禮(編者注:1927年出生,其父杜聿明,係國民黨高級將領),她當時在衛斯裏學院,我們偶然看見就交了朋友(編者注:1949年聖誕節,兩人在普林斯頓中餐館“茶園餐廳”邂逅),倆人戀愛了。那時在戀愛,覺得不應該回到芝加哥,所以就留下來,一呆就是17年。
普林斯頓的研究所不大,沒有學生,大概有20個教授,四五個研究領域,一二百個博士後和訪問學者,是一個純研究性的象牙之塔,非常成功。
我到研究所的時候,那裏大師雲集。愛因斯坦剛剛退休,我們年輕人沒有人去騷擾,都很尊敬他。有一天我帶著大兒子在路上看見他,就照了一張照片,我自己從來沒有與愛因斯坦合過照。
在研究所是完全放任的政策,每個人的消息都很靈通,自己找自己的合作者,這種方式到現在已經維持了七八十年,非常成功。我在研究所的主要興趣是核物理。
1949年11月初的一天,在往返於普林斯頓大學與研究所之間的街車上,Luttinger(編者注:研究所的一名博士後)偶爾和我談及伊辛模型,Luttinger說,考夫曼(Bruria_Kaufman,編者注:女物理學家,昂薩格的學生)已經把昂薩格的方法簡化,因而可以通過2n個一係列“反厄米特矩陣”搞清楚。我對這種表象了解得很多,所以很快就理解了“昂薩格-考夫曼”方法。一回到研究所,我就擱置原來的工作,根據我在1947年關於這一問題的經驗,再加上新的元素和觀念,一兩個小時後就完全弄明白,推導出“昂薩格-考夫曼”解法的基本步驟。
我覺得昂薩格還沒有做完,於是就繼續算下去,並得到最終公式。這份成果發表後,物理學界很多人非常注意我,可以說這是第一次。因為我把一個很複雜的計算變成很簡單的公式,在芝加哥大學自己找的第一個題目開花結果。
此次研究的經驗是什麽呢?研究是一個三步曲:第一步是興趣,我跟從王竹溪先生學習,使我對統計力學發生興趣;在芝加哥大學的時候去研究這個問題,可以說是準備工作,準備工作不成功,也不稀奇,通常的研究都要經過不成功的準備工作;到最後突然出現一個新突破點,比如有了新的看法,與準備工作結合在一起,就開花結果。我認為所有研究工作多多少少要經過這三步。
我在芝加哥大學感興趣的另一個題目是“規範不變”。1953到1954年我到布魯克海文國家實驗室(Brookhaven National Laboratory)訪問,同辦公室一位年輕人米爾斯(Robert Mills)談話,很自然講起來我對“規範不變”的不成功研究,我們討論兩天以後,決定再加兩項進行運算,結果越算越簡單。我們知道挖到寶藏了!
我把運算結果寫成一篇文章寄給《物理評論》(Physical Review),變成我一生中最重要的工作,因為它把電磁學結構很美妙的進行了推廣。電磁學結構是物理的一個中心,今天所有手機、電視、無線電都要用這個方程式。1954年文章發表後,並沒有被大家注意,後來學者引進“對稱破缺”觀點,才大大發展了這一問題,成為標準模型。
通過這件事我又得到一個教訓,物理學中的難題往往不能一舉完全解決,如果把其中一部分解決,很可能為最後解決辦法提供重要的中間一環。另外,與別人討論往往是十分有用的研究方法。
1955到1956年我轉而研究另外一個問題,θ與τ。θ是當時發現的衰變成2個π的粒子,τ是另外一個粒子,衰變成3個π。一方麵發現θ跟τ有同樣的質量、壽命,而通常2個不同粒子的質量比差很多,幾倍、幾十倍甚至幾千倍。所以這兩個粒子可能根本就是一個粒子,粒子有時候變成2個π,有時候變成3個π,同一東西變成兩種不同的是常有現象。可是,另外一方麵,存在宇稱守恒定律,θ與τ不可能是同一個離子,因為根據此定律,2個π的“宇稱”是+1,而3個π的“宇稱”是-1,如果θ與τ是同一粒子,那麽它既能衰變成+1的宇稱,又能衰變成-1的宇稱,宇稱就不守恒了,違反了基本原理。當時就分成兩派,一派說θ與τ是一回事,一派說θ與τ絕對不可能是一回事,當時很多文章要想解決這個問題,理論與實驗都沒有能夠成功。
1956年夏天我和李政道合作,檢查宇稱是不是真正守恒,做了3個星期的多種計算後,我們很驚訝地發現,所有過去的β衰變試驗中並沒有任何宇稱絕對守恒的根據。好幾百個β衰變試驗一致認為證明了宇稱守恒,但這些結論都是不對的,我們從而提出怎麽樣做實驗能夠測定β衰變中宇稱不守恒。這些實驗比以前實驗要稍微複雜一點,提出來以後學生都不肯做,第一,這些實驗都不簡單,他們說不值得去做;第二,沒有人相信宇稱是不守恒的。
隻有吳健雄(編者注:美籍華裔女物理學家,有“東方居裏夫人”之稱,1997年去世)願意去做這個實驗,她認為這是一個基本的現象,既然還沒有實驗證明,那就應該去研究。吳健雄與其他專家合作,在華盛頓做了半年實驗,得出結論在β衰變中宇稱是不守恒的。結論出來以後震驚了整個物理學界。後來更多實驗證明,不止是β衰變,在所有的相互作用中宇稱都是不守恒的,也就是說左右不完全對稱。
1997年吳健雄去世,我曾經寫過這麽一段話,“吳健雄的工作以精準著稱於世,但是她的成功還有更重要的原因:1956年大家不肯做測試宇稱守恒的實驗,為什麽她肯去做此困難的工作呢?因為她獨具慧眼,認為宇稱守恒即使不被推翻,此一基本定律也應被測試。這是她過人之處。”吳健雄自己曾說,永遠不要把所謂不言自明的定律視為必然。
1949年到1966年是我一生研究工作最有成果的17年。1966年我離開普林斯頓,離開這樣一個象牙之塔是極不容易的決定,後來常常有人問我,後不後悔離開,我後來說紐約州立大學石溪分校是新創建的大學,幫助一所新的大學變成一個好的研究性大學是一件很有意義事情,可以說這是我的一個重要轉折。
我剛才講了這麽多,基本上就是把我過去的研究經曆歸納一下,得出一些結論,也許這些結論對在座的年輕人會有些用處,謝謝。 中科大授予諾貝爾獎得主特霍夫特名譽博士學位
人民網 04-07-28 08:28
人民網合肥7月27日電 記者何聰報道:7月27日下午,特霍夫特(G't Hooft)教授名譽博士授予儀式暨學術報告會在科大東區師生活動中心隆重舉行。校領導朱清時、許武、李定出席儀式,理學院、研究生院等有關領導以及300多名師生參加了授予儀式和學術報告會。儀式由副校長侯建國院士主持。校長朱清時院士向特霍夫特頒發了名譽博士學位證書並發表了熱情洋溢的講話。這是繼第三世界科學院院士、已故巴基斯坦物理學家、諾貝爾物理學獎獲得者薩拉姆教授和美籍華裔物理學家、諾貝爾物理學獎得主丁肇中教授之後,中國科大授予的第三個名譽博士學位。
朱清時校長在致辭中高度評價了特霍夫特教授對現代物理學發展的傑出貢獻。他說,特霍夫特教授在Yang-Mills規範場理論的工作為基本粒子的理論依據(標準模型)奠定了基礎。“標準模型”被認為是科學史上堪與牛頓的引力理論媲美的瑰寶。值得注意的是,特霍夫特教授幾乎所有工作都是在他的母國荷蘭做出來的,Yang-Mills規範理論的工作是他在荷蘭讀研究生時做出來的。荷蘭在歐洲屬中等國家,在特霍夫特教授等的努力,該國對自然科學的貢獻,得到世界科學界的高度尊重。特霍夫特教授致力於科學研究、奉獻母國的精神對中國科學家是極大的鼓勵,是我們學習的典範。中國科大一貫致力於基礎研究,努力在國際前沿的一些重要領域有一席之地,已在量子通訊、納米科學等領域取得了一些重要成果。我校授予特霍夫特教授名譽博士學位是一件十分有意義的事件,特霍夫特教授的來訪並和我校同行的交流對於我們發展、壯大相關學科有很大幫助。
特霍夫特教授在儀式上講話。他說,非常榮幸來到中國,特別是楊振寧先生的故鄉,楊振寧先生的工作對我的影響很大,如果沒有楊振寧先生就沒有“標準模型”。非常感謝中國科技大學對我的厚愛,接受中國科技大學授予的名譽博士學位並在科大做學術報告,對我來說,是極高的榮譽。
特霍夫特教授1946年7月出生,現任荷蘭Utrecht大學終身教授,著名物理學家。他對現代物理學的發展,特別是對於量子非阿貝爾規範理論的重整化的證明做出了傑出的貢獻,他的工作為基本粒子的理論基礎——粒子物理的標準模型——奠定了基礎。他因此和導師M.Veltman榮獲1999年度諾貝爾物理學獎。
此外,特霍夫特教授在非微擾場論和量子引力等方麵也做了許多突破性的工作。他關於量子引力理論中的全息性原理被同行認為是一個新的革命性的思想,近年來成為弦理論和黑洞物理的中心課題之一。
近年來,中國科學技術大學的同行專家在特霍夫特教授所開創的領域裏開展了一些列深入研究,並與特霍夫特教授保持了較為密切的學術交流。為進一步加強學術交流,促進科學研究事業的深入發展,依據《國務院學位委員會關於授予國外有關人士名譽博士學位暫行規定》,著名物理學家楊振寧教授、穀超豪院士、趙光達院士、朱清時院士、侯建國院士等一致寫信推薦授予特霍夫特教授中國科學技術大學名譽博士學位,經中國科技大學學位委員會全體會議審議,國務院學位委員會通訊投票通過,決定授予特霍夫特教授中國科技大學名譽博士學位。
受聘儀式結束後,特霍夫特教授作了題為《探索自然規律的基本原理:我們從黑洞理論中能學到什麽?》的學術報告,並與師生進行了交流。
受聘儀式前,朱清時、許武、侯建國、李定會見了特霍夫特教授。在校期間,特霍夫特教授還與理學院吳泳時、閻沐霖、胡森教授就黑洞物理理論問題進行了深入的學術討論和交流,並參觀了科大校園和相關實驗室。
徐一鴻心中永遠的痛
2009-09-26 18:55 徐一鴻當年沒有計算Yang-Mills場, 是他心中永遠的痛
從轉動和空間反射這些可以感覺到的對稱性開始,物理學家表述越來越多的對稱性,到時間反演對稱性,甚至我們感覺不到的規範對稱性。但是幾本的概念和動機始終是沒有變的,基礎物理學家們始終堅信:上帝設計設個世界的時候是以對稱性為基礎的。是這樣的嗎?你問我?我不知道,但是我可以告訴你的是,我能夠感覺到是這樣的,因為這樣是美的,盡管我解釋不了為什麽對稱就是美。
Einstein畢生精力都用在同一場論上,而對稱性和重正化是場論的兩個基本原則,可以說不能重正化的場論都不是最後的選擇,這讓我想起了2004年的Nobel Prize,David J. Gross, H. David Politzer, Frank Wilczek由於他們發現了強相互作用裏麵的漸進自由而得到炸彈獎,這是一個十分重要的工作,可以說是挽救了場論,
說到這裏,不得不提到一個華人,名字叫Anthony Zee,中文名叫徐一鴻,UCSB的Kavli Insititute of Theoretical Physics的終生教授,1972年也就是上麵三個人發表他們的得炸彈獎的論文時,他們文章是7月份發表的,A.Zee在5月份發表了一篇文章,裏麵他計算了除了Yang-Mills場以外的所有場的重正化都計算過了,沒有得到漸進自由,也就是說隨著能量越來越高,耦合強度越來越高,而漸進自由是指著時候耦合強度越來越小,趨近於零,A.Zee在文中非常sad的說到場論沒有漸進自由,但是很不幸,那三個人計算了非阿貝爾規範場的重正化得到了漸進自由,記得我們當年上場論課的時候,當時青哥告訴我們叫我們去問問A.Zee為什麽當年沒有計算Yang-Mills場,估計這是他心中永遠的痛:)
當時A.Zee剛好博士畢業兩年,剛剛拿到洛克菲勒大學的教職,而且剛剛結了婚,計算了完了那篇文章,他正準備計算Yang-Mills場,他發現“在1972-1973年的那個冬天,如聞驚雷一樣,我聽到令人過電的消息”(他自己寫道)那幾個人找到了那個盼望已久的“自由”。我猜他當時的心情肯定不好受,雖然Yang-Mills場的重正化不好弄,但是至少他那時候已經哈佛大學理論物理博士畢業,日子肯定比H. David Politzer和Frank Wilczek好過, 他們兩個還為了讓別人肯定他們的工作而到處奔波。
場論方麵數一數二的牛人
A.Zee也屬於場論方麵數一數二的牛人,當初在Princeton當教授時Witten當他助教,據說他當時計算了除非阿貝爾規範場以外的所有“貝塔"函數,如果當初再多算一個就發現QCD漸進自由了,那諾獎就沒Gross他們什麽事兒了,真是生不逢時啊。
2004年諾貝爾物理學獎: 最鬱悶的兩個人
每年的諾貝爾獲獎名單公布以後,獲獎者當然高興得不得了,但是也一定有人因為錯過了發現的機會而扼腕長歎、頓足仰天。
2004年也不例外。我所知道的就有兩位物理學家悔得腸子發青。一位是特霍夫特,一位是華裔美國物理學家徐一鴻。徐一鴻在1972年春天就想到了“漸近自由”,但是這種想法在那時是太出格了,他自己都認為他的想法荒誕到好像是在說:“如果他的伯母是一個男人的話,她會怎麽樣呢?” 因此他沒有敢再往下想。
最可惜的是荷蘭物理學家特霍夫特。在1972年春天馬賽一次會議上,他對德國物理學家西曼尼說,他可以證明“漸近自由”符合現有的理論;西曼克覺得難以置信說:“倘若你是對的,那麽你應該馬上發表這一結果,因為這會十分重要!”可惜特霍夫特當時忙於進行另外一個還沒有結束的研究,沒有聽從西曼尼的建議。到1973年格羅斯、維爾切克和波利策發表他們的發現以後,特霍夫特真是後悔得想自己把自己狠狠揍一頓! 楊振寧:中國教育缺乏“滲透”型學法 http://www.stdaily.com 2012年04月25日 來源: 中國科學報 作者: 陳彬
“知之為知之,不知為不知,是知也”的傳統教育哲學有其合理之處,但並不適用於每個時代。事實上,很多知識不是按部就班,而是在不斷地實踐和失敗中,不知不覺學會的。我更願意稱這種方法為“滲透”型學法,這是中國傳統教育不喜歡的,卻是非常必要的。
■本報記者 陳彬
“知之為知之,不知為不知,是知也。”這句出自《論語》中的經典論述,千百年來一直是中國傳統教育理論中對於學習態度的經典論述。但在4月17日,中國農業大學舉辦的名家論壇上,著名物理學家、諾貝爾獎獲得者楊振寧對此卻提出了反思。
見解不對不要緊
當天,楊振寧以《我的學習與研究經曆》為題,向到場師生講述了他幾十年的求學與研究生涯。在演講中,楊振寧提到,1946年初他進入芝加哥大學,成為該校物理係的博士生。而在芝加哥大學的經曆讓他對中西方的教育產生了反思。
“芝加哥大學匯集了一大批傑出的學者,其中我接觸比較多的便是愛德華·特勒教授。”楊振寧說,特勒後因發現氫彈的製造原理被稱為”氫彈之父”。而在他看來,特勒在研究物理學時,有一個特點,那就是他有許多直覺的見解。“這些見解不一定都是對的,甚至恐怕90%是錯的。不過每次和別人交談時,他從不怕他講的見解可能是錯的,這給了我很深的印象。”
楊振寧表示,中國傳統教育觀念中,“知之為知之,不知為不知,是知也”的表述,要求學習者在發表言論之前,必須明確區分知道的事情和不知道的事情,要想得清清楚楚,這才是真正學習。這種傳統教育哲學有其合理之處,但並不適用於每個時代。“事實上,很多知識不是這麽學的。比如幼兒學習說話,這一過程就不是按部就班,而是在不斷地實踐和失敗中,不知不覺學會的。我更願意稱這種方法為‘滲透’型學法,這是中國傳統教育不喜歡的,卻是非常必要的。”
楊振寧強調,即使是在當今,中西傳統教育觀念對教學的影響依然明顯。“西方教育從不教學生‘知之為知之’,而是允許學生在‘亂七八糟’的胡思亂想中學會知識。和我共事的西方學者有一個共同特點,他們在討論的時候沒有把問題想得很清楚的習慣,但這沒有阻止他們做出非常重要的工作。這一現象值得反思。”
要有骨頭,還要有血肉
在赴芝加哥大學求學之前,楊振寧在西南聯合大學學習,比較芝加哥大學與西南聯大的不同時,楊振寧說,在西南聯大求學時,他所采用的學習方法主要是推演法:即由理論原理推演到物理現象。而在芝加哥大學則正好相反:從新的現象開始,通過對現象的描述歸納理論。
“如果和既有理論相符合,固然很好;如果不符合,就代表著固有理論存在錯誤,需要修改。這更是一件‘好事’。”楊振寧說,漸漸地,他了解到了這種方法的好處:歸納法的起點是物理現象。從這個方向出現,不易陷入形式化的泥坑。
回想起在芝加哥大學的求學經曆,楊振寧坦言自己學到的不僅有一般書本上的知識,尤其重要的是方法與方向。通過當時芝加哥大學研究的氣氛,他接觸到最可能有發展的研究方向。“我常常想,我是很幸運的。在聯大我有了一個紮實的根基,學了推演法。到了芝加哥受到新的啟發,學了歸納法。掌握了一些新的研究方向。兩個地方的教育都對我以後的工作有決定性的作用。”他說。
1971年,楊振寧在考察了多所國內大學後,曾寫過一篇文章,其中提到,國內的大學所教的課程往往是非常深的。有所謂“四大力學”。每一個大學物理係的學生都要花很長的時間去念這四門很深的理論課。“四大力學”是不是重要的呢?當然是重要的。沒有人能否認“四大力學”是物理學的骨幹。不過,物理學不單隻是骨幹。隻有骨幹的物理學是一個骷髏,不是活的。物理學需要有骨頭,還需要有血、有肉。有骨頭又有血肉的物理學,才是活的物理學。
“物理學的學習不但需要對知識的掌握,更要有正確的研究方法和研究態度。對於幾十年前我所提出的這一問題,目前在國內大學有了一定程度的改進,但並沒有完全解決,要改變現狀,還需要我們繼續努力。”楊振寧說。 (中國科技網)
楊振寧談科普
國內作者缺乏紮實態度
和許多名人完全不同,楊振寧說話不講客套,在其發言環節,他盡顯科學家的研究姿態,解剖起國內的科普創作來。
楊振寧的話語甚至有些激烈,他說,現在整個世界對科技的發展越來越重視,但國內對於向民眾介紹各個領域、各個層次科學的工作,做得非常不夠。“講一句不客氣的話,多半科普文章不忍卒讀,作者沒有紮實態度,而往往是投機取巧的居多。”
楊振寧尤其強調,科普寫作紮實態度的至關重要。他甚至以科學家人物傳記做為突破口,為年輕人進行了現場普及。楊振寧說,愛因斯坦的傳記寫作者至少有30多位,但隻有一位作者的傳記被公認為最出色,這位作者曾經是楊振寧的同學,也是一位物理工作者,叫派斯(Abraham Pais)。從20多歲起,派斯就想寫愛因斯坦,每次和愛因斯坦接觸,他都會把對方講話的內容記錄下來。楊振寧說,派斯累積了近20年,直到上世紀80年代,由他撰寫的《愛因斯坦傳》(Subtle is the Lord — The science and the life of Albert Einstein)才麵世。
楊振寧認為,事實上,科學研究前沿的很多問題是非常有意思的,要想真正做出來卓越的工作,需要對有意思的事情發生濃厚的興趣。“我一直說,做一個工作要有三部曲。第一步,要對這個問題發生濃厚的興趣。第二步,要做一個長期的思考和努力,這個長期的努力常常是不成功的,甚至使你自己非常沮喪。第三步,100年以前有一個大數學家分析過,他說你做了很複雜的努力,不出結果甚至很沮喪的時候,你常常不可避免地要休息一下子。” (來源是亨利·龐加萊(Jules Henri Poincaré)的The Foundations of Science: Science and Hypothesis, the Value of Science, Science and Method -- I turned my attention to the study of some arithmetical questions apparently without much success and without a suspicion of any connection with my preceding researches. Disgusted with my failure, I went to spend a few days at the seaside and thought of something else. One morning, walking on the bluff, the idea came to me, with just the same characteristics of brevity, suddenness and immediate certainty, that the arithmetic transformations of indefinite ternary quadratic forms were identical with those of non-Euclidian geometry.) 楊振寧:《易經》對中華文化的影響
——在人民大會堂舉行的“2004文化高峰論壇”上所做的報告 楊振寧
睿智的楊振寧先生
[編者按]這是楊振寧先生2004年9月3日在人民大會堂舉行的“2004文化高峰論壇”上所做題為“《易經》對中華文化的影響”的報告。楊振寧先生是華人科學家的驕傲,是1957年諾貝爾物理學獎得主,他在這次報告中對《易經》的批評非常尖銳,報告在海內外的華人圈中引起巨大反響,盡管楊振寧聲明自己並無攻擊中國傳統文化之心,但還是引起了來自廣泛途徑的持久的激烈批評,在國內學術界引起很大的爭論。今日將報告全文轉摘在此,供各位網友欣賞。
楊振寧:《易經》對中華文化的影響
各位女士,各位先生,方才對我的介紹有一點點需要更正的地方:我在美國紐約州立大學已經退休了,我現在是北京清華大學的教授與香港中文大學的教授。
我的題目是《《易經》對中華文化的影響》,以下幾十分鍾要討論許多觀念:精簡、比類、天人合一,聯想,取象,漢語漢字之形成,歸納等。這麽多觀念很短時間不能講得清楚,主要討論的集中於三點。 (附圖一)
第一《易經》影響了中華文化中的思維方式,而這個影響是近代科學沒有在中國萌芽的重要原因之一。這也是我所以對於《易經》發生了興趣。
第二《易經》是漢語成為單音語言的原因之一。
第三《易經》影響了中華文化的審美觀念。
我是研究物理學的,沒有研究過曆史學、考古學、語言學、語音學、美學、哲學等等。可是對於中國文化的成因,我近年來發生了興趣,所以大膽的今天在這個場合跟大家談談我自己的一些想法。
《易經》大家知道是中國非常古老的一個文獻,據說是夏朝已經有了最早的《易經》叫連山,商朝有了比較晚一點的歸藏,都失傳了。我們現在所看見的《易經》是西周時候的周易。所以《易經》的孕育前後至少經過一千多年,這個結論我想是大家可以同意的。
《易經》裏麵64卦開始是乾卦和坤卦。如果問《易經》是怎麽形成的,以下這個說法大家似乎可以接受:最早中國發展了占卜,因為要對占卜作係統性了解就發展了卦符,所有64卦都有卦符。乾就是六個連線,坤是六個斷線。有了符以後還得有名與字。卦名有音,有音還不夠,就有一個字。這前後發展的次序我不是研究考古學的,不過我想這個次序很可能多少是對的。
可是我們知道孕育《易經》的年代也正是漢語漢字開始形成的年代,是中華文化孕生的年代。這些卦是“象”,這是周易裏麵自己講的,是濃縮了的觀念,以卦符卦名將天、地、人的變遷分類為“象”。
上麵這幾句話可以說是用今天的語言來描述到底《易經》的精神是什麽:濃縮化、分類化、抽象化、精簡化、符號化是《易經》的精神。而這種精神我認為貫穿到了幾千年以來中國文化裏麵每一個角落。
譬如分類精簡,例子極多。今天大家知道中醫的理論其中重要的一點就是把疾病與醫藥各分成陰陽、寒暖、表裏,等類,用這個分類的觀念做大前提發展中醫理論。這是從《易經》的傳統所遺留下來的。像這樣的例子我們可以舉很多。
一、近代科學沒有在中國萌生的原因
近代科學為什麽沒有在中國萌生。已經有很多人討論過了。歸納起來大概有五種道理:
第一,中國的傳統是入世的,不是出世的。換句話就是比較注重實際的,不注重抽象的理論架構。
第二,科舉製度。
第三,觀念上認為技術不重要,認為是“奇技淫巧”。
第四,中國傳統裏麵無推演式的思維方法。
第五,有天人合一的觀念。
第四跟第五兩點跟《易經》我認為都有密切的關係。
先講第四點,關於推演與歸納兩種思維方法。近代科學的思維方法見下圖:(附圖二)
歸納與推演都是近代科學中不可缺少的思維方法。為說明此點讓我們看一下Maxwell(1831-1879)創建Maxwell方程的曆史。
Maxwell是十九世紀最偉大的物理學家。他在十九世紀中葉寫了三篇論文,奠定了電磁波的準確結構,從而改變了人類的曆史。二十世紀所發展出來的無線電,電視,網絡通訊等等,統統都基於Maxwell方程式。他是怎樣得到此劃時代的結果呢?
他的第一篇文章裏麵用的是歸納法,裏麵有這樣一段話:
“我們必須認識到互相類似的物理學分支。就是說物理學中有不同的分支,可是他們的結構可以相互映證。”
他用這個觀念來研究怎樣寫出電磁學方程式,以流體力學的一些方程式為藍本。這種研究方法遵循了歸納法的精神。
幾年以後,在第三篇文章中他把用歸納法猜出的電磁方程式,運用推演法而得出新結論:這些方程式顯示電磁可以以波的形式傳播,其波速與當時已知的光速相符,所以“光即是電磁波”,這是劃時代的推測,催生了二十世紀的科技發展與人類今天的生活方式。
上麵的故事清楚地顯示歸納與推演二者同時是近代科學的基本思維方法。
中華傳統文化的一大特色是有歸納法,可是沒有推演法。其中歸納法的來源是什麽?
“易者象也”,“聖人立象以盡意”,“取象比類”,“觀物取象”。
都是貫穿《易經》的精神。都是歸納法,是向上求整體“象”的方法。
可是中華文化沒有發展出推演法。我們怎麽可以證明此欠缺呢?請看徐光啟的一些話:徐光啟(1562-1633)是明朝末年一個大臣,而且是一個大學者。大家知道他是最早與利瑪竇合作翻譯歐幾裏德的幾何原本的人,翻譯了前六章。他們翻譯的原版,現在在國內還有幾本,我曾經在北京圖書館去請他們給我看過一本。
歐幾裏德的幾何學是人類曆史上一個大貢獻,第一次把推演法規律化,其影響不可以道裏計。後來牛頓寫了Principia Mathematica。如果你翻一下此書你就會發現他寫的方法完全是照著歐幾裏德幾何原本方法,是由公理,定理,然後到證明等等。它是照抄歐幾裏德的推演法的形式。不幸的是徐光啟翻譯幾何原本的時候雖早,(那時牛頓還沒有出生),可是這翻譯有將近三百多年在中國沒有發生應該有的影響。
徐光啟在翻譯了以後,了解到推演法一個特點就是“欲前後更置之不可得。”
就是一條一條推論不能次序顛倒。這跟中國傳統不一樣。中國傳統對於邏輯不注意,說理次序不注意,要讀者自己體會出來最後的結論。徐光啟又有這樣幾句很有名的話:
似至晦,實至明,
似至繁,實至簡,
似至難,實至易。
這也是推演法的特點。懂了推演法的精神以後就知道推演其實比歸納容易。請參閱圖二。
下麵要講上述第五點,關於“天人合一”的觀念。
“天人一物”,“理一分殊”,“內外一理”,起源於易經每一卦都包含天道地道與人道在內,天的規律跟人世的規律是一回事。
我們知道王陽明格竹子,是要用人世間的“理”追求自然界的“理”,這樣當然格不出近代科學。近代科學一個特點就是要擺脫掉天人合一這個觀念,承認人世間有人世間的規律,有人世間複雜的現象,自然界有自然界的規律與自然界的複雜現象,這兩者是兩回事,不能把它合在一起。
當然我講這句話會使得很多人覺得,尤其是研究中國哲學的人覺得我對於中國的傳統哲學攻擊得太厲害了。我完全沒有攻擊的意思。天人合一的內涵絕不止內外一理,還有更重要的“天人和諧”。天人和諧對於中國的傳統影響極大。而且從今天的世界現狀講起來,我們可以問,摒棄天人合一而完全用西方的辦法發展下去是否將要有天人對立的現象。這是一個非常重要的題目,不過不在我今天所能夠討論的範圍之內。
二、漢語漢字的成因
世界上原始語言與成熟語言幾乎都是複音的,單音的語言是僅有的。我不曉得任何一個別的成熟的語言是像漢語這樣單音的。近年考古學家發現一萬六千年以前江西的居民已經采集野生稻為主要的糧食。所以在一萬多年以前已經開始形成了中華文化。我們可以相信他們已經有語言,我們也有理由可以假設,這些我們的祖先所用的語言是複音的。那麽後來怎麽變成單音的漢語呢?
從複音的漢語變成單音的漢語這中間一定有一個很長的過程,而且一定有它的道理,因為這是十分獨特的事情。
我的一個大膽的假設是:這變化是受了易經的影響。卦名是單音的。乾、坤,……都是單音的。是統治者用的,是神秘的,有重大影響的,念起來有份量的。久之就形成了一個重視單音符號的價值觀,而影響後來整個漢語的發展。在座有語言學的專家,我這個講法是很大膽的,希望不被語言學家批評得體無完膚。我們看元、亨、利、貞、吉、凶、陰、陽、日、月、天、地,這些有聲有色,有份量的,講出來有影響的單音字對於整個語言文字的發展當然產生重要的影響,所以我剛才說我猜想漢語、漢字所以變成單音的語言文字與《易經》有密切關係。
三、中華文化的審美觀
《易經》的濃縮化,分類化,抽象化,精簡化,符號化的精神對中華文化的影響極深又極廣。下麵我簡單討論它對漢語、漢文法、文學、藝術、書法等的影響。
英文“Word”,通常翻譯為字。這不恰當。應翻譯為詞,是一個或好幾個字構成的。比如“現代”,比如“所以”,都是兩個字的詞。詞可以是一個,兩個或更多字所組成的,可是絕大多數是一個或者兩個字的,不太有三個字以上的詞。多半的三個字或以上的詞都是複詞,或是音譯的詞。前者例如“外祖父”,“洞庭湖”,後者例如“成吉思汗”。
19世紀開始翻譯元素名字的時候也隻用一個字,氧、硫、鐳,這些在英文裏麵都是複音的,在中國翻譯都變成一個單音的詞。為什麽這樣吝嗇呢?我認為在中華文化形成時代,在漢語形成時代,受了易經的卦名的影響,發展出來了精簡為美,濃縮為美的深層觀念。此審美觀影響了詞的形成。
世界所有的語言都有共同的深層文法,然後在此深層文法之上,不同的語係各自發展,這是Chomsky的一個大發現。比較不同的語言就會發現每一種語言都有名詞,動詞,形容詞、介詞等等。漢語亦然。可是漢語的一大特點就是極少用介詞。例如不說“我的父親”而說“我父親”;不說“慢慢地跑”而說“慢慢跑”,把介詞省略掉了。所以西方人說中文是電報式的文字,尤其是古文。好的古文確實是極美的文學。美的原因之一就是古文不遵循通常文法的發展方式,而力求用最少的詞表達出最多的意思。這種審美觀念應是易經的濃縮化精簡化的申延。
聯想在世界任何文學之中都占重要的位置,而在漢文文學之中占有特別重要的位置,因為漢文中的詞既常常建構於數個單音的字,就往往是根據聯想而形成的。譬如風氣,風雲,風流,風景,風光,風雨,風俗都是聯想形成的詞。風雲一詞的形成可用下圖表示:(附圖三)
這種詞的結構更進一步促使漢文學演化成聯想的文學,“雲想衣裳花想容”,“秦時明月漢時關”就都是升華了的聯想。
中華傳統繪畫所追求的意境與西方傳統繪畫完全不同,是“觀物取象”的象,不是照像的像;是精神的象,不是形似的像;是天人合一的象,不是歌頌自然的像。我認為這種思維精神是從易經來的。
至於說易經對書法的影響,更是非常清楚了。書法在傳統的中華文化中占極重要的位置,是其它文化所沒有的。
而書法顯然跟《易經》的濃縮化、符號化、抽象化的精神有直接關係。我一個好朋友書法家、雕塑家、文學家、文學評論家熊秉明在《中國書法理論體係》裏麵曾說中國文化的核心是哲學,中國文化核心的核心是書法,我所以完全同意他這句話,就是因為書法把《易經》的精神具體化了,現實化了。
2004年9月23日 定稿
(附圖一)
(附圖二)
(附圖三) 楊振寧:在科學與玄學之間