我知道的杨振宁
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1977年,杨先生又一次回国讲学、访问,其间要去敦煌考察。他从上海坐火车到敦煌,途经兰州,因为之前听谷超豪先生介绍过我们的研究,就提出想顺访兰州大学,听听近几年段先生课题组关于规范场研究的报告。当时“文革”刚刚结束,各方面的管控还比较严格,虽然杨先生提出要听我们的报告,但我们仍没有机会与杨先生自由预约单独见面。后经学校安排,段先生和我可以按照相关部门的要求,在教学楼教室向杨先生介绍我们的工作。

得知要向杨先生汇报工作,我非常兴奋,我爱人秦世芬也很开心。她想为我找一身体面的衣服在报告时穿,但是当时工资很低,家庭经济情况也比较窘迫,她翻箱倒柜好一通,才找出一件皱巴巴的结婚时买的蓝制服上衣。为了看着体面些,她还特意用装了开水的大茶缸,帮我把制服上衣熨得平平整整。上衣有了,裤子却成了难题,她找了半天也没找到一条不打补丁的裤子。后来我就是穿着一条打着小补丁的裤子参加了报告会。

在报告现场,我一开始有些拘谨,心里有点儿慌,脑子里也乱哄哄的。今天回想起来,当时的拘谨,一方面是因为重视向杨先生汇报而带来的紧张感,一方面也因为觉得在那样正式的场合自己的穿戴有些不合时宜。不过,紧张和窘迫的心理很快就消失在关于物理的交流讨论中。杨先生很平易,我做报告时也就不拘束了。他对我们的工作很赞赏,给出的评价是:“非常妙!不是一般的妙!”这些工作是以段先生为主的,但杨先生的肯定还是让我备受鼓舞,即使是多年后回想起来,心里也还是很兴奋。我们的汇报结束后,杨先生还向我们介绍了他关于杨−米尔斯规范场研究工作的最新进展。

我们这项工作,后来获得了全国科学大会奖,在约40年后被日本学者在为《物理报告》撰写的百页评述中称为“Cho-段-葛-Fadleev-Niemi分解”。这些主要是段先生的贡献,我只是跟随他而已。

与杨先生的第一次面对面交流,给我留下了深刻印象。他对年轻人的鼓励真诚而温暖,对我之后的研究志趣产生了很大的影响。跟随段先生的理论物理研究成果以及完成的军工项目获全国科学大会奖、全国自然科学三等奖,并获得了国防科研重大成果奖。在那之后,我便把主要精力集中到规范场理论的研究上了,这是受杨先生影响的结果。

除了物理研究上的影响,杨先生顺访兰州大学听取我们的汇报,还为我的现实生活带来了变化。因为“文革”时期高校正常工作的停滞,我在兰州大学的职称一直都是助教。杨先生到访听取汇报,并充分肯定我们的研究工作,使学校对我们的工作更加重视,我的职称也被提升为讲师。这样一来,我的科研环境和生活条件也都有了一些改善。

虽然杨先生此前已回国访问六次,但1977年的这次回国不仅是对我个人,对中国物理学界乃至整个科学界的影响都是最大的一次。“文革”刚刚结束,中国的科研工作已全面停滞了近十年,正处在百废待兴的阶段。此时杨先生回国访问就像一阵春风吹遍了国内的理论物理基础研究领域。他以诺贝尔物理学奖获得者的远见卓识和国际视野,影响了国家领导人对基础研究的态度,重新建立了国内物理学界与国际前沿物理研究的联系。在规范场理论领域,当时国内有谷超豪、郭汉英、吴詠时、冼鼎昌、郭硕宏、李华全等。我也是在杨先生的影响下确立了经典规范场这个研究方向,一直坚持做到今天。

杨先生1977年回国访问,重新打开了中国物理学界通往世界的大门。在那之后不久,时任中科院副院长的钱三强先生就提出了中国科学界应该增强与美国科学界交流合作的想法。他当时提议,中美首次学术交流的领域选择高能物理,会议举办的地点定在广东的从化温泉。为什么选择高能物理作为中美首次学术交流的领域呢?用钱三强先生自己的话说,中美学术交流既是一个学术任务,也是一个政治任务,高能物理没有太多实际应用价值,所以美国不会限制跟我们讨论这些不敏感的问题。他说,如果我们一上来就要跟美国科学家讨论半导体,这件事恐怕就很难办成了。

想与美国科学界就高能物理展开交流合作并非易事,这件事的难度首先来自当时中国理论物理界的状况。那时中国的理论物理界除了粒子物理领域规范场论研究之外,主流都在做层子模型研究,主要研究者是来自北京大学和中科院高能所的一些学者。层子模型研究的背景是这样的,美国科学家盖尔曼(Murray Gell-Mann)基于基本粒子的对称性提出了八重法,但这个理论并不包含动力学。中国从事层子模型研究的学者就开始探索是否可以模仿原子的结构来做基本粒子结构的研究。虽然这个方向的尝试后来被证明是错误的,但不能否定它的积极作用。

当时层子模型把基本粒子结构看成原子模型是很自然的,因为那时建立在实验基础上的原子模型已经得到了广泛证实,原子有个原子核,核外有电子围绕原子核运转。把这个模型做一个类比,推广到更深的基本粒子结构层次去,也就是自然而然的事情了。

但问题出在层子模型与原子模型的动力学不同上。在原子模型中,粒子射入越接近中心,作用越强。而基本粒子则相反。后来国际研究证明,基本粒子相互作用有“渐近自由”的特点,即射入后越接近中心,作用反而越弱,这是基于杨−米尔斯规范场的量子动力学的结果。美国物理学家格罗斯(David Gross)和维尔切克(Frank Wilczek)证明了这一现象,并因此获得了2004年诺贝尔物理学奖。

尽管层子模型研究这个方向的尝试现在看是错误的,但从事这一部分研究和探索的科研人员在当时的国内环境下能够坚持做纯理论基础研究实属不易,具有很大的积极意义。首先,为了构建层子模型,物理上比较有用的办法都被拿来尝试了,这不仅使基本粒子理论的研究队伍得以保留,还锻炼出一批优秀的年轻人,壮大了学科人才队伍。其次,在讨论基本粒子结构的时候,层子模型的研究也注意到了对称性,这可算是国内非常重要的一个进展。

今天回看层子模型研究切入点的判断失误,与当时大家都没有注意到杨先生1973年回国讲座时提到的规范场理论,尤其是相应量子化的应用方面的问题有关。那时候国外规范场理论研究已与实验相结合,并且很快就发展出了量子色动力学,这些成果后来都引发出很多重要的物理结论。尽管我们在经典规范场方面取得了一些进展,但还是留下了一些遗憾。最重要的问题就是没有像国外的量子色动力学理论那样与基本粒子的实验研究结合发展,依然停留在数学物理分支研究的范畴。如果后来中国的研究能够将量子规范场理论和基本粒子结构真正结合起来,相信还会做出更好的成绩。

要强调的是,参与层子模型研究的中科院高能所朱洪元先生、理论所(当时称13室)戴元本先生逐步认识到杨−米尔斯规范场对基本粒子结构的重要性,并给予重视。这从朱洪元先生给我的信中可以证实。杨先生看到朱洪元先生的信说:“朱洪元懂规范场。”所以,段一士先生带领我做规范场研究,当时在学术上并没有受到主流(层子模型大研究组)的压制。相反,北京方面的有关会议都会邀请我们参加。尤其是朱洪元先生、戴元本先生,对我们亲切备至。这体现了中国物理界一个优良传统,即在北京主导层子模型的学者与以做规范场为主的“京外派”虽然学术观点不同,但并不影响彼此之间的关系。

记得每次跟随段先生去北京,我们都要看望戴元本先生和朱洪元先生,不仅去他们家叙谈,还常在戴先生家吃饭。那时供应紧张,戴先生自己在商店排队,希望能买到鱼招待我们。有一次他回来不高兴,说有人插队,结果排到他时已经没有鱼了。记得周总理灵车去八宝山那天,段先生和我在街上目送灵车离去,之后就去看望了戴先生,吃饭时我们谈了很多。次日去看望朱先生,他去参加了遗体告别,给我们谈了当时的情况,边说边流泪。

还有一件事,至今令我难忘。有一次我去何祚庥先生家,到了午饭时间,我好像没怎么动脑筋,就“顺理成章”地留在他家吃午饭。那时肉类供应非常紧张,何先生的夫人庆承瑞大姐刚好炖了牛肉,我竟然不客气地给吃了。那时何祚庥先生参加层子模型研究,并主要发展复合场论,对我这个兰州来的名不见经传的青年却毫不见外。庆大姐做的那顿牛肉让我记了一辈子。

万事开头难,“文革”结束后与美国科学界第一次合作交流的高能物理会议除了要团结中国两个分支的研究者,还要克服思想上的障碍、国际会议组织经验的不足等很多困难。很幸运,会议最终成功举办,而这次会议不仅让我再次接触到杨先生,也开启了我走近杨先生之门。