聆听大师:杨振宁先生讲座回顾与思想提炼

你离物理学家杨振宁最近的一刻是什么时候?对于杨振宁先生你有哪些记忆?

2019年4月29日下午,我有幸去现场听了物理学家杨振宁的讲座,这是一个很难忘的经历。尤为可贵的是,在这次讲座中既有杨先生和高能所同学关于大型粒子对撞机的精彩辩论,又有对吴健雄先生未获诺奖的回应,可以说意义非凡,因此我详细记录了“追星”过程、现场盛况、以及讲座内容。

当时我还在本科,2019年4月22日下午偶然看到手机上一条通知,4月29日下午杨振宁先生将莅临国科大明德讲堂开展《我的学习和研究经历》讲座。一时兴奋不已,这样的机会可谓极为难得,于是第一时间规划行程,请假买票。

4月27的高铁,晚上到南站,青旅住一宿。4月28日一大早就前往雁栖湖,由于不熟悉车次,且周转颇为不便,下午一点才到地方。学校地处京郊,与市中心的繁华对比鲜明。五点多开始抢票,一瞬间一千张票就没了,不出意料我没抢到票,只能去现场看看有没有机会溜进去。

4月29日午饭后就去礼堂,四点半的讲座,一点多已经有人在场外徘徊。等了一会儿,人渐渐多了,开始三三两两,而后三五成群,再之后就络绎不绝排满了马路。队伍太长了,工作人员让分成四列。时间是绵长的,一个个皆翘首以待;时间又很致密,每一刻都有人来。北京的研究所、高校来的老师、学生,还有别的地方来的嘉宾,都匆匆忙忙而又兴高采烈。人头攒动,众人克制着声音交流着,空气里弥漫着迫切、焦急、激动、兴奋。

终于随着一阵呼声,杨振宁先生,九十七岁高龄,衣着整齐,精神矍铄,在几位老师陪同下走过来了,步履缓和,满脸慈祥,带着微笑,向迎接的工作人员点头致意,走进了会场。

没人关心天气阴晴和太阳光线强弱,都在期待着时间快点推移。

四点了,开始进场,有票的检票,一个个雀跃着进去了,队伍在前移,同时也在延续。

我们没票的耐着性子,看前面几百个有票的一起一起往里进,都捏了一把汗,又鼓动着希望。

突然,工作人员说,还有五十个座,没票但排得靠前的可以进了,说着就开始边数人,边放人,我幸运地跑进去了,还有一些座位,几秒内就座无虚席。

后面还有几百人只能去别的教室看直播了。

校长李树深的主持,介绍完掌声如雷,渐渐平息后杨振宁先生以略带沙哑而又从容不迫的声音开始演讲了。

他说做过很多讲座,国科大这个礼堂是最气派的。一阵笑声过后,气氛顿时变得轻松缓和。之后就开始讲他的学习经历,回忆幼年时清华园里上小学,毕业后去崇德中学,条件很简陋,没学到太多东西,不过看了一本书《The Mysterious Universe》,了解到相对论与量子力学,感到很神奇,而且感觉到这是人类所要发展的新的知识,从而建立了对物理的兴趣。

1937年日本侵华,学业被迫中断。

偶然听到西南联大招生信息,说即使没有高中文凭也可以考大学,就在那一年秋天以同等学力参加了入学考试。

由于要考高中物理,而自己又没学过,就花了一个月自学。

期间按照初中的知识理解圆周运动产生困惑,因为感觉向心力是切线方向,为什么会朝圆心呢?

用了一整天才明白,原来这个速度不是标量,而是一个向量。

从这件事他悟到一个道理,“直觉是重要的,但仅仅依靠直觉是不够的。

当你的直觉与书本知识冲突,这会是一个很好的学习机会。

必须要抓住这个机会”。

后来在西南联大读了四年本科,两年硕士,奠定了自己的物理学基础。

其中有两位老师对他有重要影响。

一是跟着吴大猷先生学了群论,对以后的研究很有帮助;另外是跟着王竹溪学了统计热力学。

以后一生中2/3的工作是在对称理论,是吴先生带他走的方向;1/3在统计力学,是王先生带他走的。

杨振宁先生说,一个年轻的研究生如果能够走到一个领域,而这个领域又在以后五年、十年、二十年不断发展,他就可以跟着这个领域一块儿发展,这是最最占便宜的事情。

成功最主要的不是努力与否,而是走对方向,走到能够发展的方向,自身便有发展。

此外,读研究生时和后来的半导体物理大家黄昆、后来的电机工程专家张守廉一个宿舍,他们三人经常无休止辩论各种物理问题,被称为“三剑客”。

“我们喝茶时也在辩论,晚上关了电灯上床,辩论仍然没有停。

我现在已经记不得那天晚上争论的确切细节了,也不记得谁持什么观点。

但是我清楚地记得,我们三人最后都从床上爬起来,点亮了蜡烛,翻看海森堡量子理论的物理原理来调解我们的辩论。

辩论的内容不止是物理学的,天下一切事件都在我们的讨论之中”。

这件事让他深刻意识到“和同学讨论是极好的深入学习机会”。

后来又公费出国,去芝加哥大学读博士,和在中国所学习的物理有着很大的分离,在中国学习的物理基本上是推演法,从理论到现象,就像运用热力学三大定律来解释生活中现象。

而到芝加哥以后发现没有人讨论这些问题,他们是反过来的,也就是归纳法,所注意的都是一些新的而不懂的现象,去问这些现象是怎么回事,假如根据这些现象归纳出来的结论跟已知的定律符合,你就了解了;假如不符合,那更好,你就有可能发展出来了新的理论。

所以国内外的方向是不一样的。

杨先生说他很幸运,因为在中国学推演法七年了,打了一个非常牢固的根基,所以当时对于物理学的理论掌握得非常清楚;然后到了芝加哥以后整天讨论的都是一些新的现象,于是就有机会用本来就有的一些知识,想法去问他们注意到的现象,看能不能解释。

这也是非常幸运的。

然而在那里他也经历了最为困难的转变时期。由于在国内学习缺乏实验基础,杨振宁在芝加哥大学的实验室中惹出了不少的麻烦。“我笨手笨脚的,实验室里的同学都笑我”。以至于有了 “Where there is bang, there is Yang.(哪里有爆炸,哪里就有杨振宁)”的说法,但根据在西南联大所学推演法的根基,又吸收了芝加哥大学归纳法的精神,把这两个加起来,就形成了我后来非常有效的研究方法。

最后杨振宁先生又介绍了他的科学研究三部曲——兴趣、准备、突破。“首先要有兴趣,其次要花工夫研究,最后要有机遇,产生突破”。并结合王国维提出的三大境界加以说明。

四十分钟的经历分享结束了,之后是提问互动环节。首先是生态研究中心一名研究生说:“杨老师您好,今天有机会听您讲自己的经历,感到非常难得和荣幸。不管是您对兴趣的坚持,还是对科研方向的敏锐直觉,以及您广交朋友、不懈钻研的精神和态度,都给了我们很大的启发。如果请您给国科大的学子们一句鼓励或者赠言,您会对我们说什么呢”?

杨振宁先生略做思考,说“我希望各位同学都把握住这个时代,这是一个大时代,而且要了解到,你们碰到了一个千载难逢的机会,要努力!我想如果努力足够多的话,不敢讲一定有大成绩,但在今天中国的发展情形之下,取得一定的小成绩必定是可以达到的。希望你们记住”。

之后高能物理所的一名研究生站了起来,脸上写满了阳光和自信:“杨先生你好,我是来自高能所研一的学生,研究生之后会从事 CEPC(高能环形正负电子对撞机)的工作。

您是高能物理界的老前辈,为粒子物理做出了很大的贡献。

我们全所人都非常的崇拜您。

但是2014年我们所提出的中国要建 CEPC,当时您是反对的,所以在今天这个机会里,我代表我所有的同学们想再问您一次,您现在对我们要建 CEPC 这个想法有没有改变”?

台下一阵笑声。

杨先生坚定而平静地说道“我完全没有改变。我要讲,这是一个很重要的事情。我希望你们到网上找一下我两年以前发表文章——《中国今天不宜建造超大对撞机》。

这个事情与我们刚才讲的有密切关系!

一个年轻的研究生最重要的一件事情什么呢?

其实不是你学那些技术上的内容,而是要使自己走入将来五年、十年有大发展机会的领域,这个才是做研究生的时候所要达到的最重要的目的。

根据这个目的,不要去搞大对撞机,现在处于没落的时候。

这个领域在我做研究生的时候,刚开始大放光彩。

事实上你也可以说这几十年来,在物理学里面大家认为最重要、最大发展的就是这个领域。

可是这领域在30年以前开始,就已经走在末路上了,可是多半的人不知道。

我再三讲,我不是今天讲,不是两年以前讲,在1980年间就讲了。

那时候有一个国际性的会议,周光召先生也参加了。

会上讨论到,以后十年高能物理向什么方向发展?

我在会上讲了一句话——“The party is over”,盛宴已过。

当时就看出来了,20世纪50年代60年代的时候,是高潮期,名气非常大。

可到了80年代,重要的观念都已经有了,后来还可以去做 ,但是没有最重要的新的观念,尤其对于理论物理方面,没有重要的新的观,就做不出东西来。

不幸的是,很多年轻人没有听清我这句话,那些老师也没有懂我这句话,所以今天我再讲得更清楚一点。

有人就对我说,杨振宁你这个话完全错误,因为2013年有科学家在瑞士做了一个实验,证明了五、六十年代那些观念是对的,这当然是重要的贡献。

可是这个重要的贡献的理论源头,不是30年前,而是在20世纪五、六十年代,所以80年代的时候我会讲,这个领域做实验的还可以做,那么2013年就做出来了,获得诺贝尔奖。

可是这个实验当时是6000个人在做,那时候的文章,每一篇署名人都是几千人。

那么这个做完了以后,需要更大的机器,要花的钱至少是200亿美元。

别的国家都没有,大家说中国有钱,所以就到中国来了。

我知道我的同行对我很不满意,认为我要把这行给关闭掉。

可是要让中国花200亿美元,我没法子接受这件事情!

(掌声)我很高兴中国政府没有上当。

我再加一句,为什么非要搞高能物理呢?

现在重要的东西多了”。

高能所的同学似乎心有不甘,仍旧问道:“杨先生,首先,就像您刚刚报告中讲的,我们对高能物理肯定是有兴趣所以才会去做。而且高能物理到底还有没有前途?可能要靠我们的努力来证明,科学的未来谁也说不清”。这样说的时候其实已经没有充分的底气了。

杨先生依然沉静自若,“我想你讲的这个话,代表了你的态度是好的,值得赞成。

可是这个想法,不是目前整个世界科技发展的总方向!

所以我趁这个机会再说一下,整个的科技发展,包括任何一个领域,它都是在经常改变的。

19世纪物理学所研究的东西、方法、态度跟20世纪是不同的。

那么21世纪物理学发展的方向,研究的题目同20世纪也是完全不一样的。

所以必须要注意,20世纪变得非常红的东西,到21世纪还继续下去,是很少有的。

20世纪的后半世纪最红的物理学是高能物理,那么绝对不会是21世纪的方向。

你为什么不走到21世纪将要发展的方向上呢?

如果要问我21世纪发展些什么,具体的没法讲,可是总体是看得很清楚的!

可以自信地告诉你,我懂高能物理,我认为你不要走这方向”。

一语未了,台下一阵掌声和笑声。

观众里面有物理方面的专家,有物理专业的学生,当然也不乏其他专业的不明所以的吃瓜群众,比如我。

大家都清楚杨振宁先生在当今物理界的地位,他所站的高度可以代表上帝视角了,有一览众山小的感觉。

他的看法是基于极为高深的造诣和极为开阔的眼界的。

每个人心中都有自己的评判,或许很多人都支持他说的,或许也有部分人持相反意见。

所以大家不是在看那名同学的笑话,而是在为这精彩而生动的辩论喝彩。

物理所的同学没有再继续问下去,估计已经“强弩之末”了。

这时物理系的另一名学生问了一个相对缓和的问题:“杨老师您好,现在物理的发展越来越细、越来越多,投入其一都是一生的时光。可是感兴趣方向的可能有很多,如何平衡兴趣和自身精力有限这个问题呢”?

振宁先生语调始终平和,“我常常想,在我做研究生的时候物理学,与今天的物理学有很大分别。那时候物理学比较简单,有几个大的方向,在每一个方向上学习一两门课,大概的意思都可以掌握了。今天的物理或者说所有的科学前沿,都是越来越细、有很多方向。所以你要问怎么选择,我想是这样:要问你自己,尤其是年轻的时候,特别喜欢哪个方向?哪方面做得好?要知道自己的能力和兴趣。

我在美国教了很多年的书,美国大学生和中国大学生有两个最大的区别。一是美国学生训练得不够,而中国学生训练得比较好。第二点是中国学生比较成熟,比较努力。但并不是说中国学生就绝对好,不好的地方就是不够灵活,不够胆子大。我的建议是,一方面要问你自己真正喜欢什么东西,真正的能力在哪个地方。一方面考虑一下,想法是不是可以朝着胆子更大的方向走一下。美国学生对于掌握自己方向的能力比中国的学生要好”。

会场气氛可谓一张一弛,紧接着理化技术研究所的一名研究生又问道:“杨院士您好,吴健雄先生帮您和李院士一起完成了宇称不守恒下的弱相互作用的实验证明。但是可惜的是,吴健雄先生并没有能够获得诺贝尔奖的提名。您怎样看待这个问题?再有,一些学术上的热点我们需要追吗”?

听到第一个略显尴尬的问题,大家都会心一笑,杨先生这些年应该已经在不同的场合回答过许多遍了,他面带微笑,“需要补充一点,之所以吴健雄是个伟大的物理学家,最重要的一点是什么呢?

李政道和我1956年写了这篇文章以后,认为宇称可能不守恒,然后我们就提出来了好几种实验。

每一种实验都比较复杂,比较困难。

当时很多的实验物理学家都不肯做这些实验。

记得当时有一个年轻的哥伦比亚大学教授,后来获得了诺贝尔奖,我对他说,我觉得和李政道的这个文章有点道理,其中有一个实验,你的实验室比较容易做,为什么不做呢?

他开玩笑回答,这么难的一个题目,我要有一个好的研究生,我就让他去做,我自己不做。

这是一般的态度。

所以大家都觉得吴健雄很傻,她去做了一个大家都觉得做不出结果的事情。

吴健雄厉害的地方,也就是她伟大的地方,就是她认识到,这是一个基本的实验,基本的实验既然还没有做,当然应该做了,所以不要管做出来结果怎么样,这是研究科学的真精神!

这是她伟大的地方。

那么至于说她为什么没有得奖,这是所有的人都不理解的。这个事情我想几十年以后,恐怕会有人研究出来的。最重要的是研究的诺贝尔奖金委员会的开会记录。诺贝尔奖基金委员会曾有一个规矩,某个奖50年以后可以公布当时讨论的记录。可是他们现在改了,要在当事人都不在了以后才可以公布,那么李政道跟我现在都还在,所以不能公布”。笑声和掌声又一次响起,对于这样一位国宝级的物理大家,每个人都充满敬意,希望他健康长寿。

“关于追逐热点问题,选择热点的方向这当然是重要。但是更重要的是要掌握自己的能力和兴趣。自己的能力、兴趣与热点,这三个哪个更重要?我会把热点放在第三位。因为现在门多得很,如果你有能力又在某一方向有兴趣,这样较容易成功。如果你对热点问题并没有兴趣,只是听说这个东西红得不得了,我想这个不是最好的一个选择办法”。

书当快意读易尽,客有可人期不来。一个半小时的讲座很快结束了,后来这个讲座也一直被津津乐道。杨先生的讲话充满了真知灼见,永远具有启示意义。

聆听大师:杨振宁先生讲座回顾与思想提炼

本文作者记录了2019年4月29日亲临中国科学院大学(国科大)聆听物理学家杨振宁先生《我的学习和研究经历》讲座的经历,并详细总结了讲座的核心内容、现场互动环节,特别是围绕粒子对撞机争议吴健雄先生诺奖问题的精彩问答。这次经历被作者视为一次难忘的“追星”时刻,极具启发意义。

一、 赴会“追星”经历

作者在获悉杨振宁先生将进行讲座后,表现出极大的热情,立即规划行程,跨越数地前往国科大雁栖湖校区。由于门票稀缺,作者未能成功在线购票,转而采取现场排队碰运气的策略。

  • 现场盛况: 讲座定于下午四点,但从下午一点多开始,大量来自北京各大高校和研究所的师生及嘉宾便开始在会场外排队等候。队伍迅速壮大,气氛热烈,弥漫着期待、焦急与兴奋。
  • 入场插曲: 在有票者进场后,工作人员宣布放出剩余的五十个空位给排队靠前的无票者。作者幸运地成为进入会场的人之一,而后续数百人只能转往其他教室观看直播。
  • 大师风范: 97岁高龄的杨振宁先生精神矍铄、衣着整齐地步入会场,步履平稳,满脸慈祥,赢得了雷鸣般的掌声。

二、 学习与研究经历分享

杨先生的演讲从其早年学习经历切入,系统阐述了其物理思想的形成与发展,并总结了成功的关键要素。

1. 早期教育与兴趣的萌发

  • 启蒙: 幼年时在清华园上学,后就读于条件简陋的崇德中学。在此期间,他阅读《The Mysterious Universe》,接触到相对论和量子力学,感受到了人类知识发展的新方向,从而对物理学产生了浓厚兴趣。
  • 西南联大经历: 1937年抗日战争爆发,学业中断。作者以同等学力考入西南联大。
  • 自学与顿悟: 在备考中,为自学高中物理,他花费一个月时间,并在理解圆周运动向心力方向时遭遇困惑(直觉认为力应是切线方向)。他用一整天时间才明白速度是矢量而非标量。
  • 学习哲理: 从此事件中,杨先生悟出重要道理:“直觉是重要的,但仅仅依靠直觉是不够的。当你的直觉与书本知识冲突时,这会是一个很好的学习机会,必须要抓住这个机会。”
  • 奠定基础: 在西南联大四年本科和两年硕士期间,他奠定了坚实的物理学基础。

2. 导师影响与研究方向选择

两位导师对杨先生的学术道路产生了决定性影响:

  • 吴大猷先生: 传授群论,这为杨先生日后在对称理论方向的研究(占据其工作量的2/3)指明了方向。
  • 王竹溪先生: 传授统计热力学,为其在统计力学方向的研究(占据1/3工作量)打下基础。

核心观点: 杨先生强调,成功最主要的因素不是努力与否,而是“走对方向”,进入一个未来有持续发展潜力的领域至关重要

3. 辩论与思维碰撞

  • “三剑客”时光: 研究生时期,杨先生与黄昆(后来的半导体物理大家)、张守廉(后来的电机工程专家)同住一室,三人被称为“三剑客”,经常彻夜不休地辩论物理及一切事务。
  • 辩论价值: 这种无休止的讨论促使他们起身点蜡烛查阅海森堡的著作来调解争论,使杨先生深刻认识到“和同学讨论是极好的深入学习机会”。

4. 国内外研究方法的差异与融合

公费赴美,进入芝加哥大学攻读博士,杨先生经历了思维模式的巨大转变:

  • 国内(推演法): 侧重于从既有理论(如热力学三大定律)出发,推演解释已知的现象。
  • 国外(归纳法): 侧重于从新的、未知的现象出发,通过观察和实验归纳出结论,若结论与已知定律不符,则可能发展出新理论。

杨先生认为自己非常幸运,因为扎实的推演法基础(国内所学)使其能清晰掌握理论,而归纳法的精神(芝加哥所学)则使其能用已有知识去探究新现象。

5. 实验短板与研究方法的形成

由于在国内学习缺乏实验训练,杨先生在芝加哥的实验室中显得“笨手笨脚”,甚至有了“哪里有爆炸,哪里就有杨振宁”的戏称。但他最终成功地将推演法的理论根基归纳法的现象探索精神结合起来,形成了自己高效的研究方法。

6. 科学研究三部曲

杨先生总结了科学成功的三个要素,并结合王国维的境界论进行阐述:

  1. 兴趣: 拥有强烈的内在驱动力。
  2. 准备: 花费工夫进行深入研究。
  3. 机遇/突破: 最终需要时机促成质的飞跃。

三、 现场互动环节:尖锐的问答交锋

讲座的问答环节是本次活动的高潮,杨先生直面了学生提出的关于时代机遇高能物理前景以及诺奖提名等敏感而重要的问题。

1. 对国科大学子的寄语

面对首位提问者关于鼓励和赠言的请求,杨先生的回答充满时代责任感:

“我希望各位同学都把握住这个时代,这是一个大时代,而且要了解到,你们碰到了一个千载难逢的机会,要努力!……在今天中国的发展情形之下,取得一定的小成绩必定是可以达到的。”

2. 坚持反对建造CEPC(大型对撞机)的立场

一位来自高能所的研究生就中国建造**高能环形正负电子对撞机(CEPC)**一事提出质疑,询问杨先生的立场是否改变。

杨先生的回答坚定且明确:立场完全没有改变。他强调了研究方向选择对研究生阶段的重要性,并提出了对高能物理发展前景的深刻洞察:

  • 方向选择: 研究生最重要的目标是进入未来五到十年有大发展机会的领域,而不是跟随当前看似热门的领域。
  • 高能物理的没落: 杨先生早在1980年国际会议上就用“The party is over”(盛宴已过)来形容高能物理黄金时代的结束。他认为,20世纪50、60年代是高能物理的高潮期,重要的基本观念在80年代前已基本确立。
  • 2013年实验的意义: 尽管2013年的实验(可能指希格斯玻色子发现)证实了旧有观念,但其理论源头是几十年前的成果,而非当代的新发现。
  • 经济成本考量: 新一代对撞机造价高达200亿美元,他认为在当前中国发展阶段,不应将如此巨额资金投入到这个已走到末路的领域。他很高兴中国政府没有接受这一提议。
  • 对新生的忠告:我懂高能物理,我认为你不要走这方向。”他指出,21世纪物理学的发展方向将与20世纪截然不同,不应将20世纪末期最热门的领域当作21世纪的主流。

这一番基于深厚学术积累和宏观视角分析的论述,赢得了全场掌声和笑声,展现了大师的远见卓识敢于直言的担当。

3. 平衡兴趣、能力与专业细分

针对物理学领域日益细分、精力有限的问题,杨先生建议:

  • 自我认知优先: 相比于选择热点,更重要的是问自己真正喜欢哪个方向、自己在哪方面做得最好,即能力和兴趣的结合。
  • 胆识与灵活性: 中国学生训练有素且努力,但不够灵活,胆子不够大。他鼓励年轻人在能力和兴趣的基础上,尝试向“胆子更大的方向”探索。

4. 吴健雄先生未获诺奖的争议

关于吴健雄先生在宇称不守恒实验验证中的关键作用,以及她未获诺贝尔奖提名的问题,杨先生的回答充满了对吴先生科学精神的崇高敬意:

  • 吴健雄的伟大之处: 在李、杨提出理论后,许多实验物理学家认为提出的几种验证方案太过复杂困难,不愿轻易尝试。吴健雄的伟大在于她认识到这是一个基本的、必须完成的实验,秉持“不要管做出来结果怎么样,这是研究科学的真精神”的信念,毅然投入到这项挑战中。
  • 关于未获奖原因: 杨先生表示,吴先生未能获奖是“所有的人都不理解的”。他提到诺贝尔奖金委员会有规则限制,讨论记录需在当事人全部离世后方可公布,由于杨振宁和李政道健在,目前无法公开当时的讨论细节。

5. 追逐学术热点的重要性排序

针对是否需要追逐学术热点的问题,杨先生将选择的权重排序如下:

  1. 能力
  2. 兴趣
  3. 热点

他重申,如果对某个热点没有兴趣,仅因其“红”而盲目追逐,并非最佳选择。能力和兴趣是成功的前提,热点应置于第三位。

四、 总结与启示

这场持续一个半小时的讲座,不仅是杨振宁先生个人经历的分享,更是一次关于科学精神、研究方法论、时代机遇把握的深刻教学。

作者总结道,杨先生的讲话充满了真知灼见,其关于高能物理前景的判断,以及对年轻人选择方向的指导,都体现了其站在时代前沿的宏大视野和深厚学识,对所有听众都具有永恒的启示意义。