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追忆杨振宁:破奇案,得诺奖,都是源于「学术品味」?

作者:测试账号一

2025-11-08·阅读时长12分钟

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他打破了人类对宇宙的固有想象,点亮了科学的星空。

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嗨,大朋友小朋友们好,我是夏笳。欢迎来到《三联少年新闻思辨课》科技与未来板块!

2025年10月18日(不到一个月之前),物理学家杨振宁在北京去世,享年103岁。

图源:网络

杨振宁在中国应该是一位家喻户晓的人物。我记得二十多年前,自己还在中学读书的时候,就看到学校走廊里挂有他和李政道的照片。那个时候,我只知道他们是最早获得诺贝尔奖的华人。但对于他们究竟是什么样的人却几乎一无所知。

上大学时,我选择了物理专业。与此同时,我还开始写科幻小说。我正式发表的第一篇作品《关妖精的瓶子》,就是一篇关于物理学家的故事。但后来,我没有选择继续做科学研究,而是转向文学艺术研究。如今我担任西安交通大学中文系主任,做科幻研究,同时也教授科幻课程。多年来,我穿梭在科技与人文这两个领域之间,也深刻感觉到,只有跨越这道边界,才能看到一个更开阔、更完整的世界。

夏笳,科幻作家,西安交通大学中文系主任


所以今天这期节目,我特别想跟大家一起好好聊聊杨振宁。在过去的一个月里,各大媒体都在纪念这位伟大的科学家,大家可能对他的生平和成就已经有了一些了解。下面的时间,我想提炼一些关键词,分享杨振宁的人生经历和他的科学精神。

首先,我们会聊到杨振宁人生经历中的几个关键词;接下来,我们具体说说让他获得诺贝尔奖的“宇称不守恒”理论,以及它在物理学史上的深远意义,聊聊他如何提出看似违反常识的假设,向那些被奉为“理所当然”的信念发问。然后,我们再讲讲合作的重要性,杨振宁寻找同伴,和李政道、吴健雄一起攻克科学难关,他们共同打破了人类对宇宙的固有想象,并掀起一场真正的“科学革命”。最后,我们聊聊杨振宁所说的“taste”(品味),聊聊“认识自己”对于学习与发展过程为什么重要。这种“品味”从哪里来?

1 杨振宁的人生关键词

关于杨振宁的人生经历,可以概括为三个关键词。

第一,是“西南联大”。杨振宁的少年和青年时代,正赶上抗日战争。北京沦陷后,北大、清华、南开三所顶尖学府被迫南迁,在昆明组成了西南联大。这所在战火中仅存续了不到九年的大学,堪称一个奇迹,培养出了杨振宁、李政道,还有邓稼先等一大批顶尖科学家。杨振宁就是在这里打下了坚实的物理学基础。

第二,是“诺贝尔奖”。杨振宁二十多岁的时候前往美国读书和工作,并与李政道展开密切合作。他们提出的“宇称不守恒”理论,震撼了整个科学界,并因此在1957年共同获得了诺贝尔物理学奖,那时两人才刚刚三十多岁出头。当时的普林斯顿研究所所长奥本海默曾说过,仅仅是看到杨、李两人一起走在校园里,他就会感到满心的骄傲,因为他总算看到研究所里有愉快合作的最佳典范。

最后,是“落叶归根”。杨振宁在美国生活了半个多世纪后,在2003年选择回到中国,定居清华,将余生精力投入到推动祖国科学教育事业中。并在2017年,95岁高龄的时候恢复了中国国籍。

杨振宁曾说,自己一生最重要的贡献,是帮助中国人克服了自己不如人的心态。这句话看似简单,分量却很重。不管身在何方,他在内心深处都一直把自己当作一个中国人。

2 杨振宁的重要成就——“宇称不守恒”

了解了杨振宁的生平之后,让我们再回到他最为人所知的成就,也就是获得诺贝尔奖的 “弱相互作用中宇称不守恒”。这究竟是一项怎样的研究,又为什么如此重要呢?

简单来说,这个理论揭示了一个与我们的常识相违背的真相,那就是,在微观世界里,自然规则并不是镜像对称的。

所谓镜像对称,就像一个人照镜子一样。镜子里的你,和镜子外真实的你,应该是一模一样的,只是左右相反。在很长一段时间里,科学家们都认为,所有自然规律都应该遵守“镜像对称” 这个规律。也就是说,如果镜子中真的有另外一个世界,这个世界中大部分人都是左撇子,心脏长在右边。但是在这个镜像世界里,水一定是往低处流的,地球一定绕着太阳转,水在零摄氏度会结冰,在一百摄氏度会沸腾。白天亮,夜晚黑;夏天热,冬天冷。一年有三百六十五天,一天有二十四小时。所有这些规律都应该和我们的世界是一模一样的,不可能出现其他情况。

一个物理系统在另一个“镜像世界”里的行为,和现实世界中应该是一样的。这就是所谓的“宇称守恒”。“宇称”的英文是Parity。为什么要翻译为“宇称”呢?因为在中文里,“宇”指空间,包含“长、宽、高”三个维度,而“宙”则指时间。“宇宙”两个字放在一起,就指空间和时间的总和。而“称”,则有对称和均衡的意思。“宇称”,顾名思义就是“空间对称”。这是一个很优美的翻译。

“宇称守恒”,听上去非常合理也非常完美。然而,杨和李却提出一个大胆的猜想:在微观的粒子世界里,宇称是不守恒的。也就是说,一个原子和它的“镜像原子”,遵循的物理规律可以不一样。

实际上,在此之前,物理学家们已经发现,在微观粒子的世界里,存在一些无论如何也无法解释的奇怪现象。而杨和李则提出,之所以解释不了,是因为我们的前提假设,也即是“宇称守恒”,可能从根本上是有问题的。如果宇称不守恒,那么此前的不解之谜就变得可以解释了。而这样一个设想,也彻底改变了我们对宇宙最基本规则的认识。

可以再打一个比方:在很久以前,人们看到日月星辰东升西落,就认为所有的天体都在绕着地球旋转,这就是所谓的“地心说”。在这样一个前提假设之上,天文学家们总结出一套天体运动的规律。但在此过程中,也会发现有一些观察到的现象和现有的解释框架对不上。直到哥白尼提出一个对当时的人来说惊世骇俗的假设:会不会“地心说”从根本上是错的呢?假如不是太阳绕着地球转,而是地球绕着太阳转呢?

杨和李提出“宇称不守恒”,就像哥白尼提出“日心说”一样,乍看之下是“违反常识”的。但也正因为质疑常识、颠覆常识,才能突破常识所带来的束缚,让人类的科学不断发展,更好地认识这个世界。类似于这样的发现,被称为“科学革命”。它不是在前人的建造的房子上修修补补,而是要彻底推翻旧房子,为建造新的房子做好准备,是一种“创造性的破坏”,一种“不破不立”。

可以想象,要做出类似这样的发现是非常难的。难就难在,对于我们绝大多数人来说,“常识”都显得那么天经地义,理所当然,以至于我们根本意识不到自己被常识所限制。这就像鱼一辈子生活在水里,根本意识不到水的存在,也就无法想象水之外的世界。

类似这样“不破不立”的时刻,不仅仅存在于科学界,也存在于人文领域,更存在于我们的日常生活中。每个人在成长过程中,或许也会不止一次意识到,此前自己认为天经地义、理所当然的常识,是值得质疑和挑战的。早在一百多年前,鲁迅先生就在《狂人日记》里提出:“从来如此,便对么?”这样一种勇于质疑的精神,永远都不会过时。

这也让我想到2024年高考北京卷的作文题目:以“打开”为题目,写一篇记叙文。“个人成长需要打开视野,人际交往需要打开心扉,科技创新需要打开思路……”在了解“宇称不守恒”的故事之后,或许你会对“打开”有些不一样的想法。

3 杨振宁的合作者——“科研离不开合作”,李政道与吴健雄

“弱相互作用下的宇称不守恒”,并不是杨振宁一个人独自做出的成就。他的两位重要合作者,李政道和吴健雄都不能不提。

李政道出生于1926年,比杨振宁年轻4岁。他也像杨振宁一样,先后就读于西南联大和芝加哥大学,后来又与杨一起在普林斯顿高等研究院做研究。两个人经常一起讨论问题,相互启发。

左为杨振宁,右为李政道。 图源:Science History Images/Alamy

1956年4月,杨和李对宇称问题发起挑战,并合作完成了论文 《弱相互作用中宇称守恒的问题》。文中不仅提出了假设和论证,还设计了五个可以验证他们想法的实验。

大家可能听说过一句话:做研究,需要“大胆猜想,小心求证”。这就像侦探破案一样,推理和搜集证据的能力,二者缺一不可。在“福尔摩斯探案”故事中,福尔摩斯给华生介绍自己的哥哥迈克罗夫特,说哥哥的推理能力比自己更强,自己遇到解不开的难题时还会向哥哥请教。华生很吃惊,问道,既然这样,为什么迈克罗夫特没有成为比福尔摩斯更有名的侦探呢?迈克罗夫特回答说,因为他只喜欢坐在家里思考问题,而不喜欢跑东跑西搜集证据,所以当不了侦探。

杨和李都是理论物理学家,他们就像迈克罗夫特一样,善于依靠逻辑推理提出想法。但想要破案,仅靠他们两人的力量是不够的,还需要一位擅长动手的侦探,也就是实验物理学家,来帮他们找证据。

然而,由于“宇称不守恒”的说法太过违反常识,当时很多物理学家都觉得这是异想天开,也不愿意去做实验验证,花钱花时间不说,还有可能被人嘲笑。幸运的是,就在此时,一位大名鼎鼎且经验丰富的实验物理学家,吴健雄女士,向杨和李伸出了援手。

吴健雄,美籍华裔物理学家。图源:网络

吴做了一个什么样的实验呢?简单来说,她把一种叫做“钴-60”的放射性原子,放在接近绝对零度的超低温环境下,并用磁场约束它们的自旋方向。这些钴-60原子衰变时会发射出电子。如果打一个比方的话,我们可以想象,这些原子就像许多小小的陀螺一样,一边旋转,一边沿着陀螺“轴”的方向,向“上”或者向“下”甩出小钢珠。如果宇称守恒的话,那么陀螺向上或者向下甩出钢珠的概率应该是相等的。然而在实验中,吴却观察到,这些陀螺只向下甩出钢珠,而不会向上甩出钢珠。这个结果既让人大跌眼镜,又可以说在预期之中。因为这就证明了,自然界仿佛存在某种对于方向的偏好。

杨振宁,李政道与吴健雄,这三位华人物理学家,就这样联手破获了“宇称不守恒”这桩奇案。

杨和李的论文于1956年6月发表,1957年1月,吴用实验证实了他们的想法。这一年年底,瑞典皇家科学院就将诺贝尔物理学奖颁发给了杨振宁和李政道。

然而,这个关于合作的传奇故事,也留下了一些遗憾。

遗憾之一,就是诺贝尔奖没有颁给吴健雄。无论当时还是后来,都有许多人为她抱不平。但无论是否获奖,吴健雄都是一位成就不在杨和李之下的杰出物理学家。如果说杨振宁帮助人们打破了“中国人做不好科学研究”的偏见,那么吴健雄就打破了“女性做不好科学研究”的偏见。如果以后你再听到家长或者老师说出“女孩子天生就不适合学理科”或者“女孩子天生动手能力就差”之类的话,就可以用吴健雄的例子来反驳他们。

另一个遗憾,就是杨振宁和李政道这对黄金搭档,后来却决裂了,一辈子都没有再和好。具体原因,存在许多不同的说法,三言两语说不清楚。我个人对此的一个感触是:处理人和人之间的关系,和探索自然界的规律,这两件事,所需要的智慧和能力是不一样的。一个人如何跟别人建立友谊,如何交流合作,如何维持公平,如何宽容,如何自省,这应该是我们每个人都需要学习和实践一辈子的事情。

4 从杨振宁的“科学品味”或“学术直觉”,青少年能学习到什么?

最后,我想再谈一个我个人比较感兴趣的话题,就是杨振宁所说的taste。

杨振宁常说:“一个做学问的人,除了学习知识外,还要有taste。”他用的是一个英文单词,还特别强调,这个词不太好翻译,可以勉强译成“品味”或者“喜爱”。其实,英文中的taste,可以理解为“味道”,也可以理解为“品尝味道的能力”。如果一个人吃一桌菜,能尝出哪个菜好吃,哪个菜不好吃,包括一些细微的差别,比如食材是不是新鲜,盐是不是放多了,那么我们就会认为这个人有比较好的taste。此外,taste还可以体现在对于文学艺术的鉴赏方面。一个人喜欢听什么风格的音乐,读哪位作家的作品,这也是一种taste。

然而,与文学艺术相比,科学似乎是更加客观的。通常我们只会听到别人问:“最喜欢哪个颜色”,而很少会有人问:“最喜欢哪个数学公式”。

那么,杨振宁为什么认为taste对于做科学研究很重要呢?

他曾举过这么一个例子:有一个年仅15岁的非常聪明的学生,来我这里面试。我们聊过之后,却对他未来的发展前途不是很乐观。虽然他很聪明,我问他几个量子力学的问题,他都会回答。但我问他:这些量子力学的问题,哪一个你觉得是妙的?然而他却讲不出来。对他讲起来,整个量子力学就像是茫茫一片。我对于他的看法是:尽管他吸收了很多东西,可是他没有发展成一个taste。

杨还说:学一个东西不只是要学到一些知识,学到一些技术上面的特别的方法,而是更要对他的意义有一些了解,有一些欣赏。假如一个人在学了量子力学以后,他不觉得其中有的东西是重要的,有的东西是美妙的,有的东西是值得跟别人辩论得面红耳赤而不放手的,那我觉得他对这个东西并没有学进去。他只是学了很多可以参加考试得很好分数的知识,这不是真正做学问的精神。

通过这个例子,我们应该可以理解,一个人有没有taste,主要表现为他是不是对某些特定事物有明确的喜好。这种喜好似乎来自于直觉,说不出什么道理。但如果没有喜好,那么在这个人眼中,就会觉得什么都差不多,干什么都行,就不容易找到自己的前进方向。

taste不仅包括“我喜欢什么,想要什么”,也包括“我不喜欢什么,不想要什么”。两者同样重要。

再举一个杨振宁的自己的例子:在他读博士期间,曾经有一阵时间跟随实验物理学家艾里森学习。然而杨从小动手能力就比较差,在实验室里总是闯祸。当时艾里森还专门发明了一句俏皮话,叫做:Where there is bang, there is Yang(哪里有砰砰啪啪声,哪里就有杨振宁)。后来杨振宁就放弃了这条路。但我们可以想象,如果杨没有认识到,他其实更喜欢、也更适合做理论物理,而是劝自己说,“我搞实验物理也行”,那么他后来的科研道路恐怕不会那么顺利。

taste如同每个人自己的微型导航系统,帮助我们在成长过程中指引方向。比如,是选文科还是理科,选什么样的学校和专业,做什么样的工作,在什么样的地方生活,以什么样的人为榜样。 不仅仅是做科研,任何人想要过好这一生,taste都很重要。

说到底,taste的本质就是“认识你自己”。并且“认识自己”是一个持续不断,时时修正的过程。动画片《浪浪山小妖怪》中,小猪妖最开始不喜欢在大王洞里做杂役的生活,他认为假冒取经人就能成仙成佛,过享福的日子。但当他为了救小孩子而与黄眉怪战斗时,他发现自己真正想要的不是取经成功后获得的回报,而是为了正义降妖除魔。因此他喊出“我想要活成自己喜欢的样子”。

那么,应该如何培养taste呢?我想,taste或许主要靠“发现”和“鼓励”,而非“培养”。这一点对于家长和教师而言尤其重要。当青少年表现出自己喜欢什么,不喜欢什么时,应该得到更多鼓励,而不是批判和漠视。如果青少年长期以来从周围得到的反馈是:“你自己喜欢什么并不重要,只要按照老师和家长期待的去做就可以了”,那么即便这个孩子很聪明,学习能力很强,也很可能成为杨所说的那种“学了很多知识,但说不出自己喜欢什么”的学生。

一百多年前,杨振宁出生时,中国还处在战乱和贫困中;而他去世的时候,中国已成为世界强国。

此刻正在听我们这档节目的听众,应该大多都出生于新世纪之后。但我相信,每个人都能从杨振宁身上学到一些对你自己有意义的东西。

思考题

2012年,杨振宁90岁生日时,清华大学赠予他一块黑色立方体水晶作为纪念。这块水晶侧边的四个面上,依次刻有他对统计力学、凝聚态物理、粒子物理、场论等物理学4个领域的13项重要贡献。上平面则刻有杨振宁很喜欢的一句诗“文章千古事,得失寸心知”。这句诗来自于唐朝诗人杜甫晚年创作的《偶题》,讲的是他在文学创作方面的心得。

在了解杨振宁的故事之后,能否请你说一说:杨振宁为什么喜欢这句诗?在他看来,“做文章”和“做科研”之间的关系是什么?

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