主题:【文摘】美与物理学 (杨振宁) -- 不爱吱声
美与物理学
杨振宁
十九世纪物理学的三项最高成就是热力学、电磁学与统计力学。
其中统计力学奠基于麦克斯韦(J. Maxwell , 1831 - 1879)、波耳
兹曼(L. Boltzmann , 1844 - 1905)与吉布斯(W. Gibbs , 1839
- 1903)的工作。波耳兹曼曾经说过:
一位音乐家在听到几个音节后,即能辨认出莫扎特(Mozart)、
贝多芬(Beethoven)或舒伯特(Schubert)的音乐。 同样,一位数
学家或物理学家也能在读了数页文字后辨认出柯西(Cauchy)、高斯
(Gauss)、雅可比(Jacobi)、亥姆霍兹(Helmholtz)或克尔期豪
夫(Kirchhoff)的工作。
对于他的这一段话也许有人会发生疑问:科学是研究事实的,事
实就是事实, 那里会有甚么风格? 关于这一点我曾经有过如下的讨
论:
让我们拿物理学来讲吧。物理学的原理有它的结构。这个结构有
它的美和妙的地方。而各个物理学工作者,对于这个结构的不同的美
和妙的地方,有不同的感受。因为大家有不同的感受,所以每位工作
者就会发展他自己独特的研究方向和研究方法。也就是说他会形成他
自己的风格。
今天我的演讲就是要尝试阐述上面这一段话。我们先从两位著名
物理学家的风格讲起。
一、狄拉克
狄拉克(P. Dirac , 1902 - 1984)是二十世纪一位大物理学
家。关于他的故事很多。譬如:有一次狄拉克在普林斯顿大学演讲。
演讲完毕,一位听众站起来说:“我有一个问题请回答:我不懂怎么
可以从公式(2)推导出来公式(5)。 ”狄拉克不答。 主持者说:
“狄拉克教授,请回答他的问题。”狄拉克说:“他并没有问问题,
只说了一句话。”
这个故事所以流传极广是因为它确实描述了狄拉克的一个特点:
话不多,而其内含有简单、直接、原始的逻辑性。一旦抓住了他独特
的、别人想不到的逻辑,他的文章读起来便很通顺,就像“秋水文章
不染尘”,没有任何渣滓,直达深处,直达宇宙的奥秘。
狄拉克最了不得的工作是1928年发表的两篇短文,写下了狄拉克
方程:
(D) (略)
这个简单的方程式是惊天动地的成就,是划时代的里程碑:它对
原子结构及分子结构都给予了新的层面和新的极准确的了解。没有这
个方程,就没有今天的原子、分子物理学与化学。没有狄拉克引进的
观念就不会有今天医院里通用的核磁共振成像(MRI)技术, 不过此
项技术实在只是狄拉克方程的一项极小的应用。
狄拉克方程“无中生有、 石破天惊”地指出为甚么电子有“ 自
旋”(spin), 而且为甚么“自旋角动量”是1 / 2而不是整数。初
次了解此中奥妙的人都无法不惊叹其为“神来之笔”,是别人无法想
到 的妙算。 当时最负盛名的海森伯(W. Heisenberg , 1901 -
1976)看了狄拉克的文章,无法了解狄拉克怎么会想出此神来之笔,
于1928年5月3日给泡利(W. Pauli , 1900 - 1958)写了一封信描述
了他的烦恼:
为了不持续地被狄拉克所烦扰,我换了一个题目做,得到了一些
成果。(按:这成果是另一项重要贡献:磁铁为甚么是磁铁。)
狄拉克方程之妙处虽然当时立刻被同行所认识,可是它有一项前
所未有的特性,叫做“负能”现象,这是大家所绝对不能接受的。狄
拉克的文章发表以后三年间关于负能现象有了许多复杂的讨论,最后
于1931年狄拉克又大胆提出 “ 反 粒 子 ” 理 论 ( Theory of
Antiparticles ) 来解释负能现象。 这个理论当时更不为同行所接
受, 因而流传了许多半羡慕半嘲弄的故事。 直到1932年秋安 德 森
(C.D. Anderson , 1905 - 1991)发现了电子的反粒子以后,大家
才渐渐认识到反粒子理论又是物理学的另一个里程碑。
二十世纪的物理学家中,风格最独特的就数狄拉克了。我曾想把
他的文章的风格写下来给我的文、史、艺术方面的朋友们看,始终不
知如何下笔。去年偶然在香港大公报大公园一栏上看到一篇文章,其
中引了高适(700 - 765)在《答侯少府》中的诗句: “性灵出万
象,风骨超常伦。”我非常高兴,觉得用这两句诗来描述狄拉克方程
和反粒子理论是再好没有了:一方面狄拉克方程确实包罗万象,而用
“出”字描述狄拉克的灵感尤为传神。另一方面,他于1928年以后四
年间不顾玻尔(N. Bohr , 1885 - 1962)、海森伯、泡利等当时的
大物理学家的冷嘲热讽,始终坚持他的理论,而最后得到全胜,正合
“风骨超常伦”。
可是甚么是“性灵”呢?这两个字联起来字典上的解释不中肯。
若直觉地把“性情”、“本性”、“心灵”、“灵魂”、“灵感”、
“灵犀”、 “圣灵”(Ghost)等加起来似乎是指直接的、原始的、
未加琢磨的思路,而这恰巧是狄拉克方程之精神。刚好此时我和香港
中 文大学童元方博士谈到《二十一世纪》1996年6月号钱锁桥的一篇
文章,才知道袁宏道(1568 - 1610)(和后来的周作人〔1885 -
1967〕, 林语堂〔1895 - 1976〕等)的性灵论。袁宏道说他的弟弟
袁中道(1570 - 1623)的诗是“独抒性灵,不拘格套”, 这也正是
狄拉克作风的特征。“非从自己的胸臆流出,不肯下笔”,又正好描
述了狄拉克的独创性!
二、海森伯
比狄拉克年长一岁的海森伯是二十世纪另一位大物理学家,有人
认为他比狄拉克还要略高一筹。他于1925年夏天写了一篇文章,引导
出了量子力学的发展。 三十八年以后科学史家库恩(T. Kuhn ,
1922 - 1996)访问他,谈到构思那个工作时的情景。海森伯说:
爬山的时候,你想爬某个山峰,但往往到处是雾……你有地图,
或别的索引之类的东西,知道你的目的地, 但是仍堕入雾中。 然后
……忽然你模糊地, 只在数秒钟的功夫, 自雾中看到一些形象,你
说:“哦,这就是我要找的大石。”整个情形自此而发生了突变,因
为虽然你仍不知道你能不能爬到那块大石,但是那一瞬间你说:“我
现在知道我在甚么地方了。我必须爬近那块大石,然后就知道该如何
前进了。”
这段谈话生动地描述了海森伯1925年夏摸索前进的情形。要了解
当时的气氛,必须知道自从1913年玻尔提出了他的原子模型以后,物
理学即进入了一个非常时代: 牛顿(I. Newton , 1642 - 1727)力
学的基础发生了动摇,可是用了牛顿力学的一些观念再加上一些新的
往往不能自圆其说的假设,却又可以准确地描述许多原子结构方面奇
特的实验结果。奥本海默(J.R. Oppenheimer , 1904 - 1967)这样
描述这个不寻常的时代:
那是一个在实验室里耐心工作的时代,有许多关键性的实验和大
胆的决策,有许多错误的尝试和不成熟的假设。那是一个真挚通讯与
匆忙会议的时代,有许多激烈的辩论和无情的批评,里面充满了巧妙
的数学性的挡架方法。
对于那些参加者,那是一个创新的时代,自宇宙结构的新认识中
他们得到了激奋,也尝到了恐惧。这段历史恐怕永远不会被完全纪录
下来。 要写这段历史须要有像写奥迪帕斯(Oedipus)或写克伦威尔
(Cromwell)那样的笔力,可是由于涉及的知识距离日常生活是如此
遥远,实在很难想像有任何诗人或史家能胜任。
1925年夏天,23岁的海森伯在雾中摸索,终于摸到了方向,写了
上 面所提到的那篇文章。 有人说这是三百年来物理学史上继牛顿的
《数学原理》以后影响最深远的一篇文章。
可是这篇文章只开创了一个摸索前进的方向,此后两年间还要通
过 玻 恩(M. Born , 1882 - 1970)、 狄拉克、 薛定谔(E.
Schrdinger , 1887 - 1961)、玻尔等人和海森伯自己的努力,量子
力学的整体架构才逐渐完成。量子力学使物理学跨入崭新的时代,更
直接影响了二十世纪的工业发展,举凡核能发电、核武器、激光、半
导体元件等都是量子力学的产物。
1927年夏, 25岁尚未结婚的海森伯当了莱比锡(Leipzig)大学
理论物理系主任。后来成名的布洛赫(F. Bloch , 1905 - 1983,核
磁共振机制创建者)和特勒(E. Teller , 1908 -,“氢弹之父”,
我在芝加哥大学时的博士学位导师)都是他的学生。 他喜欢打乒 乓
球,而且极好胜。第一年他在系中称霸。1928年秋自美国来了一位博
士后,自此海森伯只能屈居亚军。这位博士后的名字是大家都很熟悉
的――周培源。
海森伯所有的文章都有一共同特点:朦胧、不清楚、有渣滓,与
狄拉克的文章的风格形成一个鲜明的对比。读了海森伯的文章,你会
惊叹他的独创力(originality), 然而会觉得问题还没有做完,没
有做乾净,还要发展下去;而读了狄拉克的文章,你也会惊叹他的独
创力,同时却觉得他似乎已把一切都发展到了尽头,没有甚么再可以
做下去了。
前面提到狄拉克的文章给人“秋水文章不染尘”的感受。海森伯
的文章则完全不同。二者对比清浊分明。我想不到有甚么诗句或成语
可以描述海森伯的文章,既能道出他的天才的独创性,又能描述他的
思路中不清楚、有渣滓、有时似乎茫然乱摸索的特点。
三、物理学与数学
海森伯和狄拉克的风格为甚么如此不同?主要原因是他们所专注
的物理学内涵不同。为了解释此点, 请看图1所表示的物理学的三个
部门和其中的关系:唯象理论(phenomenological theory)(2)是
介乎实验(1)和理论架构(3)之间的研究。(1)和(2)合起来是
实验物理,(2)和(3)合起来是理论物理,而理论物理的语言是数
学。
┏━━━━━┓
┃ 实 验 ┃ (1)
┗━┯━┯━┛
┏━┷━┷━┓
┌ ┌ ┃ 唯象理论 ┃ (2)
│ 玻尔 ┃ ┃
│ * ┗━┯━┯━┛
│ 海森伯┤ ↑ ↓
│ └ ┏━┷━┷━┓
爱因斯坦 ┤薛定谔 ┃ 理论构架 ┃ (3)
│ ┌ ┗━┯━┯━┛
│ │ ↑ ↓
│ 狄拉克 * ┏━┷━┷━┓
└ └ ┃ 数 学 ┃ (4)
┗━━━━━┛
图2 几位二十世纪物理学家的研究领域
海森伯从实验(1)与唯象理论(2)出发:实验与唯象理论是五
光十色、错综复杂的,所以他要摸索,要犹豫,要尝试了再尝试,因
此他的文章也就给读者不清楚、有渣滓的感觉。狄拉克则从他对数学
的灵感出发:数学的最高境界是结构美,是简洁的逻辑美,因此他的
文章也就给读者“秋水文章不染尘”的感受。
让我补充一点关于数学和物理的关系。我曾经把二者的关系表示
为两片在茎处重叠的叶片(图3)。 重叠的地方同时是二者之根,二
者之源。譬如微分方程、偏微分方程、
(Bob注:原图是仅在底部少量重叠的两个长卵形叶片)
希尔伯特空间、黎曼几何和纤维丛等,今天都是二者共用的基本
观念。这是惊人的事实,因为首先达到这些观念的物理学家与数学家
曾遵循完全不同的路径,完全不同的传统。为甚么会殊途同归呢?大
家今天没有很好的答案,恐怕永远不会有,因为答案必须牵扯到宇宙
观、知识论和宗教信仰等难题。
必须注意的是在重叠的地方,共用的基本观念虽然如此惊人地相
同, 但是重叠的地方并不多, 只占二者各自的极少部分。譬如实验
(1)与唯象理论(2)都不在重叠区,而绝大部分的数学工作也在重
叠区之外。另外值得注意的是即使在重叠区,虽然基本观念物理与数
学共用,但是二者的价值观与传统截然不同,而二者发展的生命力也
各自遵循不同的茎脉流通,如图3所示。
常常有年青朋友问我,他应该研究物理,还是研究数学。我的回
答是这要看你对那一个领域里的美和妙有更高的判断能力和更大的喜
爱。爱因斯坦在晚年时(1949年)曾经讨论过为甚么他选择了物理。
他说:
在数学领域里, 我的直觉不够, 不能辨认那些是真正重要的研
究,那些只是不重要的题目。而在物理领域里,我很快学到怎样找到
基本问题来下功夫。
年青人面对选择前途方向时,要对自己的喜好与判断能力有正确
的自我估价。
四、美与物理学
物理学自(1)到(2)到(3)是自表面向深层的发展。 表面有
表面的结构,有表面的美。譬如虹和霓是极美的表面现象,人人都可
以看到。 实验工作者作了测量以后发现虹是42高漫楚A红在外,紫在
内;霓是50高漫楚A红在内,紫在外。 这种准确规律增加了实验工作
者对自然现象的美的认识。 这是第一步(1)。进一步的唯象理论研
究(2)使物理学家了解到这42侦P50升i以从阳光在水珠中的折射 与
反射推算出来,此种了解显示出了深一层的美。再进一步的研究更深
入了解折射与反射现象本身可从一个包容万象的麦克斯韦方程推算出
来,这就显示出了极深层的理论架构(3)的美。
牛顿的运动方程、麦克斯韦方程、爱因斯坦的狭义与广义相对论
方程、狄拉克方程、海森伯方程和其他五、六个方程是物理学理论架
构的骨干。它们提炼了几个世纪的实验工作(1)与唯象理论(2)的
精髓,达到了科学研究的最高境界。它们以极度浓缩的数学语言写出
了物理世界的基本结构,可以说它们是造物者的诗篇。
这些方程还有一方面与诗有共同点:它们的内涵往往随□物理学
的发展而产生新的、当初所完全没有想到的意义。举两个例子:上面
提到过的十九世纪中叶写下来的麦克斯韦方程是在本世纪初通过爱因
斯坦的工作才显示出高度的对称性,而这种对称性以后逐渐发展为二
十世纪物理学的一个最重要的中心思想。另一个例子是狄拉克方程。
它最初完全没有被数学家所注意, 而今天狄 拉 克 流 型 ( Dirac
Manifold)已变成数学家热门研究的一个新课题。
学物理的人了解了这些像诗一样的方程的意义以后,对它们的美
的感受是既直接而又十分复杂的。
它们的极度浓缩性和它们的包罗万象的特点也许可以用布 雷 克
(W. Blake , 1757 - 182 7)的不朽名句来描述:
To see a World in a Grain of Sand
And a Heaven in a Wild Flower
Hold Infinity in the palm of your hand
And Eternity in an hour
这个台湾有一个散文家把它翻译成一粒沙里有一个世界、一朵花里有一个天堂,把无穷无尽握于手掌,永恒宁非是刹那时光。
在牛顿过去的时候,一个大诗人蒲柏写了这样两句“Nature and nature’s law lay hid in night:God said,let Newton be!And all was light。”,我把这个翻译成“自然与自然规律为黑暗隐蔽,上帝说让牛顿来,一切遂真光明”,这些用诗人的语言来描述物理学的美,当然是描写得很好,可是我觉得不够,一个对于物理学的基本结构了解,知道它们能够对于那么多的复杂的现象给一个那么准确的解释的时候,还有一些美的感受,这个感受是诗人所没有写出来的,是什么感受呢?是一个庄严感、是一个神圣感、是一个第一次看见宇宙的秘密的时候的畏惧感。那么我想这个所缺少的感,正是哥德式建筑的建筑师,他们在设计哥德式这个建筑的时候,他们所要歌颂的,他们所要歌颂的是崇高美、灵魂美、宗教美、是最终极的美。
(注:原文有大量注释和引用文献略)
杨振宁清华大学演讲录:美与物理
主持人:追求进步,学术倾听,世纪大讲堂问候您。要是学美我们应该去读艺术,
要是学实在我们就去学物理,美和物理应该没什么关系,但是今天我给大家请来
了一位非常著名的物理学家,他讲的题目是《美与物理》,他就是全世界谁都知
道的人物,就是杨振宁先生。好,有请杨先生上场。请坐。
在杨先生开始他的精彩的报告之前呢,我先有一些家常话,想问问杨先生,
这可能也是大家的心声,我知道您父亲是清华大学的一个非常著名的大数学家,
您从小时候就受他的影响非常大,那在您选择西南联大的专业的时候,您选择的
不是数学系,而最开始选择的是化学系,能给我们说说为什么吗?
杨振宁:这个原因是因为我父亲虽然知道我念数学会念得很好,可是他觉得
数学不够实用,大家也许不完全了解到二十世纪初年一直到我到念大学的时候,
整个中国一般人的心情,那个时候觉得中国必须要尽快地把实际的事情搞上去,
所以我父亲觉得我应该念跟实际比较发生关系的学问,所以就报考了化学系。
主持人:反正是数学系是不许考,但是您最开始报的是化学,怎么后来又想
到了开学的时候换成物理了呢?
杨振宁:那是因为我在要报考西南联大的时候,我当时没有念过高中的物理,
所以我自修了一个月,关门不出去,自修了一个月,这一个月里头发现物理非常
有意思,所以进了西南联大以后我立刻就转进了物理系。
主持人:我听说您是在清华长大的,而且听说当时清华有两个人外号都是叫
什么大头,一位是俞平伯先生的儿子叫俞大头,还有一位就是您,叫杨大头。
杨振宁:我不知道你是从什么地方挖掘出来这个典故的。
主持人:据说清华有一个小学,当时的附小叫成志小学,里面有两个大头,
一个是杨大头,一个是俞大头。
杨振宁:这成志学校现在还在,你们如果到二校门的附近就会看见从前那个
建筑,那个时候整个学校只有五六十个学生,那么,我在那儿念了四年书。我是
1929年,我7岁的时候,到清华园来的,在清华园一共住了八年,那么我来的时
候,不但这个理科大楼,这是最近才盖的,后边的这个化学馆还没有,生物馆、
气象台都没有,那时候清华园很小,我家住在西院,就在那个方向。
主持人:据说是11号。
杨振宁:这点你挖掘的历史不完全对。
主持人:也可能是12号。
杨振宁:不是,我们搬进去的时候是西院19号,后来西院向南边扩建了,扩
建以后所有的门牌都改了,所以我们没有搬,可是从19号变成了11号。
主持人:请问杨先生,您是不是一个非常淘气的孩子?
杨振宁:嗯,我想,至少我不是一个最最守规矩的孩子。
主持人:为什么要问这个问题呢?因为很多回忆录上都说,说杨先生自己说了,
清华的每一棵树您都爬过。
杨振宁:是的,是的。
主持人:这是您自己说的吗?
杨振宁:这是我在一篇文章,叫做《读书教学四十年》里头我自己讲的,底
下一句是说"几乎每一棵草,我都研究过"。
主持人:这比说树还厉害,草比树多。这是真的吗?
杨振宁:这个我想你也会回答这个问题。
主持人:这是一种感情奔放的寄托。那杨先生什么时候去了美国?
杨振宁:我是1945年,我在西南联大念完四年,又念了两年研究院,然后教
了一年中学,那一年教中学最大的收获就是教了一个…,班上有一个女学生叫做
杜致礼,后来是我的太太。
主持人:但是杨先生出国的时候,还没有跟杜致礼谈恋爱,这是后来的事情。
杨振宁:对,谢谢你澄清一下。
主持人:据说您到美国去了以后,您上的那个学校就是您父亲当年上学的地方?
杨振宁:不错,我去美国是进的芝加哥大学念研究院,我所以去芝加哥大学
倒不是因为那是我父亲在那儿念过书的地方,是因为当时世界最有名的几个物理
学家之一,叫做费米,他那个时候在芝加哥大学教书,所以我就去了芝加哥。
主持人:我一个个人的问题是,我想问,您是上了父亲上学的那个地方,听
没听到老师和当年很多人传说您父亲上学什么样子?
杨振宁:听说过一些,我父亲在二十年代,在芝加哥念书的时候,他念的是
数学系博士学位,他的老师叫做迪克森,迪克森当时是美国研究数论最重要的一
位数学家,我父亲跟我说"你可以去拜访他一下",所以我有一天打了个电话,结
果去看了一下这位迪克森教授。他那时候年纪已经很大了,他还很记得我父亲。
主持人:他说您父亲是一个好学生,还是不好的学生?
杨振宁:他说我父亲是很好的学生,而且他说我父亲是他唯一的中国学生。
主持人:您在1957年之前的时候,有没有一天想到过我可能在1957年某一天
我就要得诺贝尔奖了?
杨振宁:要讨论这个问题是这样的,我在中学念书的时候,那个时候我在当
时的北平市 崇德中学,现在在绒线胡同,现在叫做北京市第三十一中。
主持人:北京市第三十一中,不知道现在有没有三十一中的校友,可以举手
示意我。一个没有。他们听说您上那个学校以后,谁都不敢上那个学校了,要不
老师总是拿您当榜样,把他们说成差学生。
杨振宁:那个学校是个小小的学校,当时只有不到300个学生。那么,我在
那儿念书的时候,我喜欢东看西看各种书,看见了一本书叫做《神秘的宇宙》,
这个是一个叫做亚瑟?艾迪顿写的,当时被人翻译成中文,我在念中学的时候看
了这书,我觉得非常有意思,它讲的是二十世纪到那个时候为止,所发现的一些
新的物理学的一些现象跟理论,那么,我对这很发生兴趣,所以回家以后就跟我
父亲、我母亲开玩笑,说我将来要得诺贝尔奖金。
主持人:那个时候您的年龄是?
杨振宁:我大概是12岁或者13岁。
主持人:我记得我从小的时候我也喜欢物理,看物理我要先看那些物理大师,
看了比如说吴有训、叶企孙、赵忠尧啊,看了很多他们写的文章,但是我都看不
懂,唯独我看杨振宁先生的物理书的时候,能看懂,写了很多物理以外的东西。
杨振宁:你要不要来做我的博士生?
主持人:但是我的专业是法学,我下一辈子。
我是想问,杨先生什么时候开始研究物理的同时,也注意到物理啊、数学啊、
化学啊它其中的美?
杨振宁:我想这个问题问得很好,是慢慢体会到的。我在念书的时候体会到
了它的美,可是并没有能够把它讲出来,或者是从一个不是学物理人的眼光来表
示出来,是近几年来,我因为有很多文史方面的朋友,我跟他们谈了谈以后,就
觉得值得介绍一下子,一个念物理的人或者是任何一个念科学的人,对于科学上
边的一些自然规律了解的时候的心情,所以后来我就写了一篇文章,这就是我等
一下要给讲大家一下子的。
主持人:我想大家已经等得非常着急了。好,今天杨先生给大家带来的精彩报
告的名字叫《美与物理》。好,有请。
原文见上贴,这里略。。。
谢谢大家。
主持人:感谢杨先生给我们带来这么精彩的报告,让我们鼓了那么多次掌声,
我们首先看一看来自凤凰网站的问题,然后我会给下面现场观众发言的机会。好
吗?这位网友的名字叫"对思想的权利",他说"记得您曾经说过一句箴言,物理
研究到了尽头就是哲学,哲学研究到了尽头就是宗教"您说过这话吗?
杨振宁:我不记得说过,不过这个话没有问题我觉得。
主持人:我再重复一遍这个没有问题的话,"物理研究到了尽头就是哲学,
哲学研究到了尽头就是宗教,请问杨先生,您开始研究哲学了吗?打算什么开始
研究宗教?在您看来,哲学比物理高,宗教比哲学和物理还高,难道您也相信人
的善恶、罪罚是因为一只苹果被偷吃吗?"
杨振宁:是这样的,我并没有研究哲学,哲学是一个非常深奥的题目,我没
有这个时间去涉猎,我也并没有预备去研究宗教。
主持人:那换句话说您的物理是永远到不了尽头了?
杨振宁:这个是完全对的,因为如果你们同意我刚才讲的有道理,是说物理
学确实是建筑在非常美的结构上的,那么你底下就发生一个问题,为什么有这个
美的结构?这些美的结构使得你了解了以后,觉得很难是偶然的,这个结构越准
确、越妙就越不偶然,为什么有这个呢?这个我想是科学所不能解决的问题,我
疑心也是哲学所不能解决的问题,是不是宗教能够解决这些问题呢?这个我想要
看你问谁,有的人认为宗教也不能解决,可是我们知道,有很多人认为宗教是可
以解决的。
主持人:下面一个网友叫做"另一只狐狸",他说"我看过关于您的传记,知
道您的母亲就像我的母亲一样,没有什么文化,但她为什么偏偏生出了您,而我
的妈妈为什么偏偏生出了我?我想问的是,我文化也不高,完全是因为我妈妈文
化水平不高,而您为什么恰恰相反?杨先生能不能告诉我,您的母亲给您留下了
什么?"
杨振宁:我母亲是1896年出生的,在安徽合肥,那个时候安徽合肥是非常贫
穷的,她小的时候还裹过脚,所以后来,到了民国的时候,象我母亲那一辈的女
人,叫做解放脚,就是又放开了,所以她的脚不是三寸金莲,可是呢,是一个变
形了的,我每一次看见了她的脚,都觉得非常难过。可是呢,她因为习惯了,所
以她已经不疼了,她在当初裹脚的时候是疼的不得了,到了成年以后已经不疼了,
而且她终日操劳,路也走的很快,所以至少是不痛了。
她没有受过很多的文化,她没有受过任何的新式的学堂的教育,她念过几年
私塾,后来认字,是她自己学的。那么,我认识汉字,头三千个字是我母亲教我
的,那个时候我父亲在芝加哥大学留学,所以我跟我母亲住在一起,她教我的。
跟我母亲一样,很多的旧式的妇女,我认识很多,而且我知道我的很多跟我同辈
的朋友的母亲,跟我的母亲是很多地方相似的,她们,我很佩服,她们有坚强的
意志,她们受到了传统中国的礼教的影响,而对于这些礼教,有坚定的信念,这
个信念从今天讲起来,也许是,有人会讲这是愚忠愚孝,讲它是愚忠愚孝里头,
有一个价值观在里头,可是假如你忘记了这个价值观,你只讲它这个愚忠愚孝的
力量,这个力量是无穷大的。
那么,到了比她年轻一辈的男人或者女人,我想这个坚强的意志,渐渐的没
有了,这是整个世界都在向这个方向走,所以你如果要问我,说我母亲除了养育
我,除了教了我三千个字,还给我留下了什么呢?我想,留下的,是使得我了解
到有坚强意志的信念,是有无比的力量的。
主持人:我想,替这个网友补充一个问题,您的母亲在您小的时候,就对您
给予了很高的希望了吗?
杨振宁:那我想是的,我想这个与任何一个母亲没有分别,我想所有的母亲,
对于她们的孩子,都有很高的希望。
主持人:好,有一位文章写的很好的青年人,他写过一句话,叫"母亲的理
想有多高, 儿子的成就就有多大",这好象是说您。
杨振宁:我想我母亲对于我的期望,跟我父亲对我的期望不可避免的是不一
样的,第一样,我父亲对于近代的科学有一些认识,所以他对于这个天地之间能
够走到多么高的程度,有一些认识,这一些不是我母亲所认识的。反过来,也可
以讲,假如我很不成功的话,那我想,我父亲跟我母亲对我的态度也会截然不一
样的,不过这,我想,不只是我们家里是这样,这恐怕是全世界的父母和子女的
关系的一个共同点。
主持人:我想如果您失败的话,父亲的反应可能是他会原谅您,因为他知道
科学有多么难,母亲可能不会原谅您。
杨振宁:这个我想也是一种可能。
观 众:刚才听杨先生介绍,我了解到有些科研,尤其是重要的科研活动,
需要很长时间的积累,比如说您刚才举了一个海森伯例子,可能是二十年。我现
在在清华大学,存在一些以SCI收录论文情况作为评价标准,甚至是唯一标准的
现象,我认为导致了一些,就是说非常急功近利的现象,尤其是以当年论文数量
为评价标准,然后给导师发奖或者说是评职称,我想都是有影响的,我想您对这
个现象有什么看法?谢谢。
杨振宁:我想这个跟许多问题有类似的性质,对于老师的评比,看他的论文
数量,这个是一个很自然的现象,这个现象操之过急,当然会发生毛病出来,可
是,说这个想法是完全不对的,我想也是站不住脚的,所以我想做这种事情,也
要一方面做,一方面了解到它的局限性,事实上我在美国教了很多年书,看过很
多的研究生、很多的同事,那么有种种的不同的研究的方法,有种种的不同的研
究的态度,确实是有一些人,是文章写的很少,可以写出非常重要的文章来。所
以,我想回答你这个问题,是一个很复杂的问题,要看当时的环境,以及你所讲
的是哪几个学生或者学者。
主持人:好,谢谢您。
观 众:今天非常高兴能够与杨教授面对面的交流,看到您非常的健康,我
们表示非常的高兴。我有一个问题想问您,您在发现宇称不守恒的过程当中,是
怎么得到这个想法的?然后,您对现在量子计算机的发展有什么更好的想法?谢
谢。
杨振宁:我曾经讲过好多次,我非常幸运,我这一生可以说是一帆风顺,从
学问方面讲起来,我也是非常幸运的。我到美国去念书的时候,是1945年底,
1946年开始,那个时候物理学里头出现了一个新的支,是后来大大的发展。而这
一支在50年代、60年代、70年代可以说是最热的热门的物理学,而我跟与我同一
辈的研究生,跟这个领域,可以说是共同成长,能够共同成长这是最幸运的,因
为可以说是遍地黄金。那个时候,比如说我去参加一个会议,我是初出茅庐的,
写下了一些笔记,回来看第一页,上面讲某某人讲了一个什么现象,我去想想,
觉得这个,想了三天想不出什么结果来,就翻一页,看第二页、第三页、第四页,
这个代表什么呢?就是当时这个领域里头,有新的澎湃发展,你如果能够在这个
时候走到这个领域里头,这是最幸福的。
那么,今天,你刚才问,说是量子力学前途的发展是什么,量子力学发展到
今天,量子力学里头有一个叫做,有一些方程式,可是这些方程式的解释,并没
有完全达到最后的定论,这个解释到几十年来,最重要的解释叫做哥本哈根,就
是玻尔跟海森伯他们的解释,这个解释从1925年、1927年到今天呢,是与所有的
实验都符合。可是,这个解释有一些令人不能满意的地方,而最最有名的不满意
这个解释的,就是爱因斯坦,爱因斯坦终其一生,对于哥本哈根解释量子力学是
不满意的。而他的这个不满意是有道理的,所以很多人,包括我在内,觉得跟爱
因斯坦有一个同感,就是觉得不错,到现在为止,量子力学是跟所有的实验都符
合,可是这不是最后的故事,这个故事还没有完。
那么这个故事什么时候可以再继续下去呢,什么时候可以再有下一阶段非常
重要的发展呢?那么,我想以后,十年之内不大会有,可是,最近这十年、二十
年来,发展了一个新的在微观物理学跟宏观物理学之间的一个物理学,叫做介观
物理,是不是翻做介观物理学。这个介观所研究的是在宏观物理学,那就是象日
常大小的东西,或者更大的东西,跟微观物理学就是原子物理之间的,所以比如
说是10的负6次方埃或者是10的负7次方埃这种物理学,这个学问现在正在澎湃的
发展。这个澎湃的发展,倒不是因为那么多的人要想去研究量子力学的解释,是
因为这个领域与工业有密切的关系。
大家知道,计算机的原件可以越做越小、越做越密,要想做到更密,就要走
到这个领域里去。所以现在全世界都在向这个方向投资,所以这个领域前途大大
有发展,这个发展的结果之一,就是可以对于哥本哈根的解释多做一些了解,所
以不是不可能,二十或者三十年以后,因为工业发展的推动,所发展出来的介观
物理学可以使得量子力学的解释发生新的革命性的发展,这是可能的。
观 众:杨教授您好,我想问一个,刚才您谈到了,比如说您在想到"美与物
理学"这个问题的时候,您是和几个文史方面的朋友谈了这个话题,然后您想到"
美与物理学"的问题,就是说,作为文史类的知识,对您来说,在您物理领域所
取得的成就来说,您认为它对您有哪些推动作用?您能不能举一个例子来说明,
比如说您和某些文史类的朋友,谈过了一些什么话题,促使您想到的"美与物理
学"这么一个问题。谢谢。
杨振宁:假如我刚才讲的话,给大家觉得杨振宁所注意的事情只是物理学,
那就是错误了,我想每一个人,人生是很丰富的,有很多方向,所以我也很愿意
跟我的文史界的朋友交谈或者是辩论,那么这个对于我自己生活上增加了很多的
趣味,增加了很多的我的思路。这个是不是影响到我自己的物理学的研究的工作
呢?我曾经想过这个问题,我想恐怕没有。在1956年、1957年,我跟李政道在研
究宇称不守恒这个问题,后来变成非常有名了,有新闻记者问我,他说杨教授,
你们搞的宇称不守恒,基本上是讲左右对称不对称这件事情,这个与你们中国文
化传统有没有关系?我想了想,我跟他说,我觉得没有关系。他说,那你是在怎
样情形下就想出来宇称不守恒呢?我说太具体的,我没法跟你讨论,不过我知道,
我平常什么时候最容易有好的物理学的见解,是什么时候呢,是在早上刷牙的时
候,所以后来有一个牙刷公司打电话给我,他问我要不要给他们做广告。我说不
要不要,谢谢。
观 众:杨先生,我有一个关于您今天演讲题目的一个问题,就是"美与物理
学"这方面的问题,我在读一些关于对称性方面的书的时候,我发现这个世界上
有很多非常对称的,就是感觉有很多对称性,使得这个世界非常的完美,而您和
一些其他的一些物理工作者作出一些成绩告诉我们,实际上这个对称性是有一定
的破缺的,而我想问问您,您是怎么理解这种破缺的对称的这种美的?
杨振宁:我刚才演讲里头,没有提到对称,对称确实是越来越重要的一个基
本的观念。这个重要性,是在20世纪,可以说是与日俱增,在20世纪开始的时候,
虽然对称在物理中也有人讨论,也有一些用处,比如大家,我不知道晓得不晓得
居里夫人的丈夫皮埃尔?居里就写过很长的很有意思的文章,讨论对称。不过对
称在物理里头的重要性,从今天看起来,那个时候的重要性,不是最最重要的方
向。
到了今天的话呢,对称已经是变成了物理的主流思想,我明天早上要演讲,
演讲的题目是"二十世纪理论物理学的主旋律",这三个主旋律,一个是量子化,
这个我刚才再三提过,一个是对称,一个叫做相位因子。这三个我认为是在二十
世纪的物理学,用一个宏观来看的话,是三个好象扭起来的观念,而这个影响是
非常之大。而以后二十一世纪,这三个我想很长的时期是主流的思想。
至于说为什么对称,而且对称中很复杂的一些种种的现象,为什么这个是支
配了物理学的基本结构,这个我想假如讨论的不久的话,就又回到刚才宗教的问
题了,这个我想是不解之谜,而且我不相信在这方面,在五十年、一百年之内,
会有更多的了解。不过我刚才讲的三个主旋律,我相信一定在三五十年之内,还
是最重要的音乐,在这里头。
主持人:好,谢谢您!
观 众:我有两个问题。第一个问题是,您刚才提到了现在的介观物理学就
象当年的粒子物理学一样,拥有广阔的发展前景,我想问一下,就是在其他的领
域,有没有也象介观物理学或者象当年的粒子物理学发展前景很广阔的,比如说
非线性科学,或者说高能天体物理等等,这些学科的发展前景是怎样的。然后第
二个问题,我从其他的渠道了解到,您可能对于引力场量子化,不赞成在这个问
题上投入太大的精力,您能否结合物理学发展的前景,来谈一下对这个具体的看
法。
杨振宁:关于第一个问题,物理学的前沿现在非常之广,这个广,我们也可
以问为什么发生这种现象,原因是因为在第二次世界大战里头,因为物理学的重
要性跟战争的发展有决定性的影响,最主要的两个,一个是雷达的发现跟发明,
跟第二个原子弹的发明。所以第二次世界大战以后,全世界的国家都极力支持物
理学的发展,那么今天物理学是因为这个支持,以及因为他在工业界所产生的巨
大的影响,所以今天是在里面工作的人的数目,跟五十年以前是多的多了。
在这情形之下,里头有很多发展,很多的领域,比如说是激光,激光是五十
年代才发现的,今天激光能够用的方向是数不清楚的,而且前途的应用也是许多
现在没有办法想象的,但是对于医药的影响,这个是一个大的方向。在座哪位对
于光学发生兴趣、对于激光发生兴趣、对于光纤发生兴趣,我想这是非常好的领
域。天文物理,现在再再发生非常不可思议的,而还不完全了解的现象,这个我
想是一个极为重要的科目。至于跟工业有关系的物理的发展,那更是数不清楚的,
所以我觉得我的建议,对于年轻的人,是尽可能的在没有选专业以前,多把你的
触角伸的远一点,使得你对于整个这个领域,有什么澎湃发展的方向,多注意一
些,然后本着你自己的能力,跟你过去的经历,选择一个最能够可能发展的方向。
至于你刚才问的第二个问题,我想太专门了一点,我不必讨论了吧。
主持人:好,在节目马上就要结束的时候,想让您说用一句话回答我,您说
的"美和物理"的关系是什么样子的?只能说一句话。
杨振宁:我想只用一个很长的话来回答。
主持人:我们洗耳恭听。
杨振宁:自然界的现象的结构,是非常之美、非常之妙,而物理学这些年的
研究,使得我们对于这个美有一个认识,这个是我今天主要要跟大家谈的。
主持人:好,谢谢您。
追求进步,学术倾听,世纪大讲堂向您道别,下周同一时间再会。
杨教授好象曾经说过易经阻碍了中国科技的发展,是什么缘故?
现在科学方法注重的是逻辑推演与归纳总结的结合,但中国古代哲学只专注于归纳,很少有推演,而且即便如此,我也不认为易经中的推演与归纳与现在科学是同等意义的。尽管有些专家指出,易经也有推演,但我认为算命的推演不等同于真正的逻辑推演,据个例子:算命经常有“变卦”之说,一旦变卦甚至可能“否极泰来”(否挂变成泰挂,吉凶调换),而何时变卦却并无固定明确的原则,与个人的主观有很大关系,这也正是老祖宗一直强调的“天人合一”。再说易经的归纳,我倾向于易经上的卦辞是老祖宗的“记事簿历史书”,这当然是对大量实际经验事件的总结,但由于当时认识的局限性,有些是有偏差的,结论是比较“玄”的。这种有将人的因素包括在对自然的解释中去了,结果造成所谓“什么都说了就等于什么都没说”。
但相反一本《几何原理》可以由五个公设推出所有的定理,环环相扣,逻辑严密。没有任何“人为”的痕迹,尽管最后发现“第五公设”基础是不坚实的,但中间的逻辑是清楚地,推演是严密的。而这种逻辑推理过程正是中国古代哲学所缺乏的。而没有逻辑,根本就没有现在科学大厦的存在,所以从这一点上来说,易经作为百经之首作为中华民族生存的理论指导书却没有包含任何逻辑推演的思想是很遗憾的。
但另一方面,如果将中国科技发展的滞后完全归于易经也有失偏颇。我认为归根结底还是缺乏动力的原因所致。因为即使欧洲大地很早就产生了导致现代科学建立的基本思想,但毕竟也是长期处于中世纪的黑暗之中的,而不是有了思想就有了一切的。
现在科学可以说开始与伽利略,而那个年代,正是欧洲航海业开始起步的时候,航海就需要导航,导航是根据计算月亮的运行轨迹来确定方位的,于是需要大量的天体观测,需要对行星轨迹进行准确预测,在这个过程中,老的“科学”失效了,这就促进了科学的发展,于是太阳中心说慢慢获得承认,行星轨道也不再是圆的了,而是椭圆的了,到了牛顿的集大成的万有引力定律出现,人们计算的月亮轨迹已经很大程度完全符合人们的观测了,让人不得不信!也让人认识到了科学的重大意义,于是科学蓬勃发展起来也就不足为奇了。这样相关的其他领域也就跟发展起来,现代科学才逐渐形成起来。所以,我认为是海洋文明,是扩张愿望导致近代科学的建立与发展。反观那时候的中国,闭关锁国,修长城,海禁,男耕女织,何来发展的动力呢?
讨论这些主要还是希望当前的中国人能不忘历史,跟紧世界科技发展的脚步,开拓进取,别再让后人讨论什么“易经是阻碍中国科技发展的因素”了。
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等级观和单元思考。科技发展需要创意,需要直觉,文化土壤则是多元思考,平等自由。中国的传统文化走上了为集权服务的道路,主观是维持纲常,顺带着也杀了自己的创造力。
俺对易经只有粗浅的了解,但俺认为不能说他只是一本占卜的书。易经体现了一个多元思考,万物是在变化的,没有一个固定的标准;万物又是互相联系的,这就是一个很好的系统观。庄子的齐物论,更加体现了平等这个概念。如果这两个理念能够成为文化主流,俺想,中国是生机勃勃的。
平等也好自由也好都不是产生科学的根本因素,相反即便在不那么自由的社会,在基督宗教统治的世界,有了合适的发展动力,科学仍然会破土而出的。
不用说跟美国,就是跟我们的邻国日本这个狼子野心的国家来比吧,响当当的两项列在里面,中国确实需要奋起直追呀。
都哼哧一通;但是最近看到下面这个新闻,的确不可忽视:
综合讯)明报消息:日本科学家用精子干细胞制成像胚胎干细胞一样可生成各种器官和组织的细胞,被提是万能细胞。
据《读卖新闻》报道,京都大学教授筱原隆司在实验中培养刚诞生的幼鼠的精囊细胞,约一个月后出现了和胚胎干细胞形状相似的细胞,筱原教授用培养胚胎干细胞的条件对这种细胞继续加以培养,发现这种细胞不但发生了分化,而且还出现了增殖现象,细胞的性质与功能和胚胎干细胞相似。一旦改变培养条件,就会分化成血液、心肌和血管细胞等。
筱原教授说,与通过破坏受精卵制作胚胎干细胞相比,用精子干细胞制作可生成各种器官和组织、与胚胎干细胞相似的细胞,应用于研究和临床伦理问题更少。研究人员计划今后用成年老鼠的精子干细胞制成与胚胎干细胞相同的细胞。这一成果发表在29日出版的美国《细胞》月刊上。
以后还会有吗?
叹服。
中国有句古话,天下无难事,只怕有心人。就民族本性来说,日本人无疑有很多的缺点,但是,日本能够成为世界超级经济强国,不仅仅是幸运。
我们在这方面做的还是很不够的。太浮躁了。
一篇是这篇文章,还有一篇以前费曼的关于科学的讲演稿,我都是爱不释手呀,每看一遍,多一遍收获,多一遍感慨。甚至考虑过应该收入到中学课本中。
以前曾经还有过打算写一篇《什么是科学》的帖子,结果收集到这两篇文章以后,我放弃了,所有的思想,前辈大师都已经洞察到了,我们唯一能做的就是背下来,牢记在心呀!
一位前辈讲过,你看到这样的文章,能够有所体会,高兴的要跳一跳,就已经非常好了。但实际上是,过几天翻出来看一看,又有新的体会,又要高兴的跳一跳了。孔子晚而喜易,韦编三绝,大概也是这样的心情吧。
让老杨同志也来咱们这里灌水?
咱们老的老,小的小;Ph低,血压高;一同灌水乐陶陶。
[GLOW=255,RED,2]岂不美哉?[/GLOW]
他要不来,不爱吱声可以以版主之职相邀,准成。
大家不许嘲笑俺,俺是认真地。