“段子手”伯恩斯坦与“无遮拦”费曼以1957年前后的杨振宁、李政道为中心
2022-08-15刘钝
刘 钝
20世纪50年代的普林斯顿高等研究院,群英荟萃,众星云集,杨振宁、李政道就在其中。掌门人奥本海默(Julius Oppenheimer,1904—1967)当年说过一句话:他最喜欢看到的景象,就是杨振宁、李政道这两个年轻的中国人一起走在普林斯顿的草地上。
杨、李二人的同事中间,有一位哈佛毕业的博士后伯恩斯坦(Jeremy Bernstein,1929— ),他的物理学功底在诸多天才中间不算突出,可是论起舞文弄墨来算得一把好手,后来成为一些著名杂志的科学专栏作者。此公又喜欢八卦,那篇惹事的《宇称问题》[1],就是他发表在1962年5月12日出版的《纽约客》上的。本文无意追索文中有关两个朋友失和的隐形爆料,恰恰相反——笔者在伯氏八卦中读到的是青春、友谊,以及他们对传统文化的热爱和业余消遣。
图1. 伯恩斯坦发表在《纽约客》上的《宇称问题》首页
一 李、杨打卦问前程
根据伯恩斯坦的叙述,李政道曾对他讲:“神奇的预言有时候会让你不得不改变思维方向。”(The prophecies sometimes set your mind off into new directions.)
接着伯恩斯坦卖弄了一番不知从哪里趸来的《周易》[2]知识,称其“是中国上古智慧的结晶,古代哲人据此从日常事物和生活经验论述人生哲理,与西方《圣经》相似”。“渐”卦又称“风山渐”,属于非常吉利的上上卦;至于卦象的意义,按照《李政道评传》[3]作者的转述:“下艮上巽相叠。艮为山,巽为木,山上有木逐渐成长,山也随着增高,表现逐渐进步的过程。渐卦的主卦辞是:‘渐,女归吉,利贞。’用现代的话来说是:‘女子出嫁是吉利,利于坚持下去。’……伯恩斯坦文中说,正是由于这一卦,李政道得以从统计力学中解脱,全力以赴重新聚焦基本粒子理论。”([2],页379—380)
最后这句话不知根据何在?笔者仔细检阅了伯恩斯坦的文章,没见到这一表述,估计是《李政道评传》作者根据伯文前面提到李、杨在统计力学方面合作过的事实发挥的。伯恩斯坦似乎也不懂《周易》经文的结构,他很可能参阅了某个英译本,内中把“渐”译成“发展”(development),又抄录了部分象辞与全部爻辞的译文(3)《周易》“渐”卦的卦辞和爻辞是:“渐:女归吉,利贞。初六,鸿渐于干,小子厉有言,无咎。六二,鸿渐于磐,饮食衎衎,吉。九三,鸿渐于陆,夫征不复,妇孕不育,凶;利御寇。六四,鸿渐于木,或得其桷,无咎。九五,鸿渐于陵,妇三岁不孕;终莫之胜,吉。上九,鸿渐于陆,其羽可用为仪,吉。”([2],页六三),最终加上自己的选择性解说。如“山上有棵树”(On the mountain a tree)、“野雁逐渐靠近高原”(The wild goose gradually draws near the plateau)、“野雁逐渐接近云层”(The wild goose gradually draws near the cloud heights)、“野雁逐渐飞向顶端”(The wild goose gradually draws near the summit)等等,显示一个循序渐进的过程,且都是吉兆([1],pp.101—104)。
李、杨是否真的打卦问前程,当事人不说我们已难考证,猜想伯恩斯坦凭空杜撰的可能性很小,多半是从李先生那里听说过事情梗概,而后者是作为一个轻松谈资抛出来的,自己也未必当真。不过伯氏转述的这一故事倒是透露出两个中国物理学家当年的友谊与情趣,以及他们对中国传统文化熟悉的程度。其实伯氏要用这段故事做哏,只需引用“渐”卦的篆辞就可以了,其文为:“渐之进也,女归吉也。进得位,往有功也。进以正,可以正邦也。其位,刚得中也。止而巽,动不穷也。”([2],页63)
无论如何,粒子物理在1957年后的发展的确如山高树长、持续前进。赵天池写道:
近代基本粒子物理的突破点是1957年宇称不守恒的发现。从这个起点算起,基本粒子物理理论一步一步走来,花了几十年时间,最终形成了现今被称为“基本粒子标准模型”的一个相当完善的体系。粗略地数起来,攀登上这一人类文明顶峰的重要里程碑有:
1957年:宇称、电荷共轭、时间反演不守恒发现
1958年:弱相互作用V-A理论创建
1959—1961年:弱相互作用和电磁相互作用统一模型建立
1961年:介子8重态、重子10重态发现
1961年:强相互作用SU(3)规范对称性创建
1961—1979年:强相互作用量子色动力学QCD建立
1964年:希格斯(Higgs)机制和希格斯粒子提出
1963—1967年:基于SU(2)×U(1)的弱电统一规范场论成型
1964年:夸克-胶子(quark-gluon)模型提出
1973年:量子色动力学和渐近自由理论发明
1974—1977年:陶轻子τ(τ-lepton)实验发现
1975年:粲夸克c(charm quark)实验发现
1977年:底夸克b(bottom quark)实验发现
1979年:胶子实验发现
1983年:弱相互作用中间玻色子W±、Z0实验发现
1995年:顶夸克t(top quark)实验发现
2012年:希格斯粒子H(Higgs)实验发现([3],页379—381)
图2. 杨振宁与李政道在讨论问题©普林斯顿IAS,引自[4]
二 伯恩斯坦继续炫耀中国文化知识
伯恩斯坦文中还介绍了杨、李二人的出身、教育背景与来美后的经历,他们对中国文化与艺术的兴趣,以及各自的家人等。
文中完整引录了杨振宁1957年12月10日在诺贝尔奖颁奖宴会上的致辞,内中提到义和团战争是“双方的野蛮的屠杀和可耻的掠夺”,归根到底是“骄傲的中国人挫败与愤怒的感情宣泄,他们遭受着日益加重的外来压榨和内部的腐化堕落”。杨在致辞结尾时说:“我是中国和西方两种文化共同的产物,二者既有冲突也有协调。我想说,我既为我的中国根源和背景感到骄傲,也为我献身于现代科学而感到满意。现代科学是人类文明起源于西方的一部分,对于它,我将继续奉献我的努力。”([1],pp.6—7)
与此同时,李政道受邀为公众演讲,听众主要是瑞典的大学生。伯恩斯坦对李政道演讲中提到的《西游记》很感兴趣,相当完整地叙述了“猴子”的故事,从猴王出世到大闹天宫,直到与如来佛斗法。最后是李政道从这个故事中引申出来的结论:“在寻求知识的过程中,我们可能会在某一刻获得飞快的进步。但是我们必须牢记,即使来到佛的手指下面,距离绝对真理还十分遥远。”(4)原文:是“In our search for knowledge, we may be making rapid progress. But we must remember that even at the bottom of the Buddha’s finger we are still very far from absolute truth.”([1], p.100)
伯恩斯坦引用的译名是“等待”(waiting)。此卦下乾代表天,上坎代表云,因此卦象是“云升上天,君子吃喝”(Clouds rise up to heaven……Thus the superior man eats and drinks);而“如果你真诚,就将获得光和成功,毅力带来好运,可以涉过大水”(If you are sincere, you have light and success. Perseverance brings good fortune. It furthers one to cross the great water)。这里显然是“需”卦的象辞与卦辞(5)《周易》“需”卦的卦象是“云上于天,需。君子以饮食宴乐”;卦辞是“有孚。光亨贞吉。利涉大川”([2],页23)。,括号中的译文大体不错,唯卦辞中的“孚”字或有歧义(6)“孚”或训作“俘”,一说象征捉到俘虏或者获利;或作“孵”,如同禽鸟孵卵有固定时节,这里引申译作“毅力”,与“等待”切合。。
不同于对杨、李所占“渐”卦的解释,伯恩斯坦下面没有引用爻辞,而是用了一段不知何人写的注(疏)作为本次占卜的结论:“当云升腾至天际,就是将要下雨的征兆。此时除了等待下雨外没有任何事情要做。生活中也是同样道理,起作用的是命运。在时机成熟之前我们不要操心和企图通过干预事物来谋求型塑未来。我们需要带着愉悦和欢乐、安静地用饮食来强化自己的身体与心灵。”(7)原文是:“When clouds rise in the sky, it is a sign that will rain. There is nothing to do but wait until the rain falls. It is the same in life when destiny is at work. We should not worry and seek to shape the future by interfering in things before the time is ripe. We should quietly fortify the body with food and drink and the mind with gladness and good cheer. Fate comes when it will, and thus we are ready.”([1],pp.103—104)
接着伯恩斯坦写道:“李和杨正满怀愉悦和欢乐地等待着、工作着。”他就用这句话结束了《宇称问题》(8)派斯问卜不久,弱相互作用与电磁作用的统一理论就被建立起来了,而包括强相互作用与引力在内的大统一理论(GUT),至今仍在前沿理论物理学家的努力与等待之中。。
图3. 派斯、戴森、杨振宁、李政道(左起)在普林斯顿高等研究院的草地上©普林斯顿IAS,引自[4]
三 杨、李隔空演草与费曼搅局
在同一篇《宇称问题》中,伯恩斯坦绘声绘色地讲起杨振宁和李政道在办公室里工作的情况,说尽管他们都能讲英语,但在讨论物理问题时则几乎全用中国话,因此旁听者只能从偶尔冒出来的一些英文术语猜测他们的对话内容,或者时而听到类似“哦,现在我了解了”(Oh, I see now)这样的英语短句。关于他们讨论问题的场所与独特方式,伯恩斯坦写道:
作为一名物理学家,我曾多次无意听到他们两人之间的工作对话。一个在普林斯顿或布鲁克黑文与他们的办公室毗邻的人,几乎总是能无意地听到他们的声音。他们对工作都带着浓厚的兴致,通常扯开嗓门争论。他们以极大的乐趣投入彼此间的计算竞赛,由于两人都是极为敏捷的思考者,观看或倾听他们的工作,会是令人振奋但有时又耗费精力的体验。([1], p.93)
他还提到1961年夏天在欧洲核子研究中心与李政道的一次谈话,起因是纽约大都会博物馆即将展览台北故宫博物院若干珍贵收藏,李向他介绍中国艺术与书法,讲话时很富表现力地挥舞双手。还说:“他和杨在没有黑板与纸笔进行计算时,就用手指在空中写字。李告诉我这是在(抗日)战争期间养成的习惯,当时纸张严重匮缺。”([1], pp.94—95)
在西方学习或生活过的中国人可能会有这样的体会:即使受过很好的教育、举手投足都很斯文的人,说话声音较之西方同事似乎偏大一些,特别是在没有意识到第三者能够听到的场合。台湾学者江才健在写作《杨振宁传》[4]时采访了许多当事人,关于杨、李二人在办公室高声讨论与隔空演草的情况,他们当年的同事,后来担任布鲁克黑文国家实验室主任的戈德海伯(Maurice Goldhaber,1911—2011)提供了如下的证词:
杨振宁和李政道扯开嗓门,并且用手指在空中凌空计算,是许多认识他们的物理学家都看过的景象。有一次杨振宁和李政道正在布鲁克黑文的办公室里这样地进行物理工作,一向以好促狭著称的物理学家费恩曼刚好走过,于是就走进办公室,并且也开始用更大的声音讲话,李政道就讲得更大声,这个时候杨振宁注意到了,于是放小了声音。([4],页121)
图4. 杨振宁和李政道在普林斯顿高等研究院的办公室里讨论问题©普林斯顿IAS,引自[4]
四 费曼与宇称问题及V-A理论
“费恩曼”通常译作费曼(Richard Feynman,1918—1988),是一位天才的理论物理学家,机敏过人又好开玩笑,从麻省理工毕业后在普林斯顿大学获得博士学位。由于专业的关系,与杨、李二人有过一些学术上的交往,他在那本半自传性的畅销书《别闹了,费曼先生》[5]中讲述了一些趣事。
在题为“不要太相信专家”的一节中,费曼回忆了围绕着宇称问题的一段往事。说他在一次会议上(9)实际上是1956年4月3—7日召开的关于高能粒子物理的第六次罗彻斯特会议,会议记录上提到费曼代表布洛克提出的问题([1],p.19;[4],页149)。会议的完整记录参见[6]。,听到了有关奇异粒子的“θ-τ之谜”,坦言“那时候,我还有点搞不清楚情况,我总是有点落后”。某天晚上,与他同住一室的实验物理学家布洛克(Martin Block)对他说:干嘛要死守着宇称规则?也许θ和τ根本就是一种粒子。费曼想了一下补充道:那就是说宇宙定律会分成左旋和右旋两种,尽管会有些不良后果,我也不觉得会有多么可怕。于是他对布洛克说,你明天应该去问问那些专家,后者说:“不,他们不会听我的,你来问。”第二天开会时,主持人奥本海默说:“我们应该听一些新一点、怪一点的意见。”于是费曼站起来说:“我是替布洛克问这个问题的:如果宇称规则错了,会有什么后果?”他又写道:“之后葛尔曼(中文文献更多译作盖尔曼)经常笑我,说我当时没胆量用自己的名义问问题。但事实上那不是原因。真正的原因是,在当时我就感觉到那可能是个很重要的想法,谁提出这个问题,往后很可能会名留青史。”(10)事实上,那是会议的最后一天,杨振宁先做了一个导引性的报告,提到对“θ-τ之谜”目前最好是保持一种开放的想法。杨振宁的报告中译文参见[7]。另一本杨振宁传记对与会者有关这一问题的兴趣和各种不同意见作了简要叙述,参阅杨建邺著《杨振宁传》(增订版,三联书店,2012年,页190)。杨振宁报告之后,又有多人发言,特别是盖尔曼也作了一个长篇报告,介绍自己关于宇称双重态的新想法。根据赵天池,盖尔曼的理论“引起一系列批评。于是杨振宁在这里评论道:‘我们对τ、θ的双重态现象了解太少,应该容忍新想法。’杨振宁的这句话给了费曼提问的机会”([3],页277)。对此过程费曼书中完全没有提,却给人一种当时已有先见之明而奥本海默非常看重他的印象。费曼接着写道:“李政道站起来,回答了一些很复杂的东西,而按例我又是不太听得懂。会议快结束时,布洛克问我李政道说了些什么,我说不知道,但就我所知,这问题还没有答案——还是有可能发生的。”([5],页322—324)
费曼后面的叙述有些凌乱,先是说“吴健雄以实验证明了宇称也有不守恒的时候,而这替贝塔衰变理论带来了许多新的可能性,也启发了一大堆其他实验”,“期间在罗彻斯特举行了一个会议”(11)从前后文来看,这里指的应该是1957年4月15—19日举行的第七届罗彻斯特会议。会议的第七专题“弱相互作用”由杨振宁主持,李政道做了题为“弱相互作用”的主题综述报告([3],页342)。;他又提到“李政道已在发表关于宇称不守恒的论文。他和杨振宁做出宇称并不守恒的结论,现在他正提出解释这现象的理论”。费曼接着写道:会议期间他住在附近的妹妹家里,把论文(12)费曼这里没有提是哪篇论文,按后文推测就是直接导致李、杨获得1957年诺贝尔物理学奖的“Question of parity conservation”(发表于The Physical Review, 1956- 10- 01)。带回来时还说:“我搞不懂李政道和杨振宁说的东西,这全都那么复杂!”妹妹却不以为然,建议他把论文带到楼上去逐字逐句细读。“我接受了她的建议,把那东西从头看到尾,发现它真的很明显简单。”下面的叙述就益发显出费曼色彩了,他写道:
这篇论文提醒了我很久以前做过的一些研究,那是跟左右不对称方程式有关的。现在再来看李政道的方程式,我发觉他的答案比较简单:所有东西都是左旋耦合的。就电子及渺粒子(muon)来说,我的推论预测跟李政道的一样,除了我把某些加减号颠倒过来而已。当时我没想到:其实李政道只不过讨论了最简单的渺粒子耦合例子,并没有证明所有渺粒子都向右旋;但按照我的理论,所有渺粒子会自动右旋。因此,事实上我的推论比他的更上一层楼了。我的加减号跟他用的颠倒,但我没意识到我其他部分全都弄对。
我又做了几项预测,全是些还没有人想到过用实验验证的情况。可是当我考虑中子和质子,进行计算时,我的结论无法跟当时已知的中子和质子数据互相印证。这部分有点儿麻烦,不好弄。
第二天回到会场,有个叫凯斯(Ken Case)的大好人,把他发表论文的时间分了5分钟给我,让我报告这些新想法。我说我相信一切都是左旋耦合,又说电子和渺粒子的正负号用反了,此外我还在努力解决中子的相关问题。([5],页325—326)
会后费曼到巴西度假,回来后“立刻想知道贝塔衰变的研究进展得如何了”,得到的数据却不尽人意,直到有一天加州理工的同事告诉他,盖尔曼(13)盖尔曼(Murray Gell-Mann,1929—2019),1969年诺贝尔物理学奖获得者,粒子物理奇异数守恒定律和强作用SU(3)理论的提出者,“夸克”(quark)一词也是他首先引用的。猜测中子的贝塔衰变可能是V和A而不是S和T,他突然从小板凳上跳起来说:“那么我全——部——都明白了!”当晚他“就用这个理论(14)这里指的是由费曼和盖尔曼、马沙克(Robert Marshak,1916—1992)和苏达山(George Sudarshan,1931—2018),以及日裔美国人樱井纯(Jun Sakurai,1933—1982)于1958年同时提出的弱相互作用的费米普适形式V-A理论,其中V代表矢量流,A代表轴矢量流(S指标量,T指张量),V与A在空间反射变换下符号变化刚好相反,这一理论的提出为弱电统一理论的发展开辟了道路。把一切都计算出来”,首先是渺粒子和中子的蜕变速度,“结果跟应有的答案”非常接近;“继续检查其他的一些计算,全都符合,再计算新的东西,也符合。这是我生平第一次、事实上也是唯一的一次,我知道一个别人都不知道的自然规律”(15)写到这里费曼用括号加了一个注,说:“当然那不全对,可是后来才发现葛尔曼、苏打山以及马夏(沙)克等人也推演出同样的理论,并没有破坏我的乐趣。”费曼把V-A理论视为自己“唯一的一次”发现自然定律令许多人不解,包括盖尔曼、杨振宁在内的众多一流物理学家都认为他的最大贡献是路径积分。对此有人给出了一个解释,认为在费曼眼中路径积分更像是一个原理而不是具体的定律,尽管不能独享V-A理论的发明权,但是他在探索过程中体会到的激情与对自然定律的膜拜是无与伦比的。参见施郁:“永远的少年——费曼的影响为何长盛不衰”(《科学》,2018年70卷6期)。。他还联想到狄拉克(Paul Dirac,1902—1984)及其“单独拥有”的伟大方程,“而现在我也拥有这个新的贝塔衰变的方程式。它没有狄拉克方程式那么耀眼,但它也很不错。这是我唯一一次发现了新定律”[5]。
就这样,费曼从上一年的“搞不清楚”变成现在的“都明白了”。他马上给在纽约的妹妹打电话,“谢谢她建议我坐下来好好地通读李政道和杨振宁的论文”。随后他又继续努力计算,“得到很多相互吻合的结果”。其间冷落了两位女士,他也不忘写进书里。第一位多半是女友(16)1956年费曼与第二任妻子离婚,1960年第三次婚姻,此时是单身。,听说他度假回来却没有立刻给她打电话,有些生气,凌晨两三点突然跑过来,而费曼正心无旁骛地埋头工作,“我忘记后来怎样让她离开了,总之并不容易”,费曼写道。第二位是稍后在夜间餐厅邂逅的一位女士,他兴奋地告诉对方自己刚有了一个大发现,女士却说自己“是一个消防员或什么的妻子,很寂寞”,费曼接着写道:“但我没兴趣。有时候人生就是如此地相互交错。”([5],页326—329)
关于V-A理论的诞生,盖尔曼传记[8]的说法似乎更为全面,书中是这样叙述的:早在第六次罗彻斯特会议之前,来自印度的博士生苏达山就与罗彻斯特大学的导师马沙克讨论过V-A问题,认为这种矢量减轴矢量的组合可能是适于所有弱作用的理论框架,苏达山很想在会上报告自己这一想法,但是作为东道主的马沙克觉得让研究生在众多知名科学家面前发言不合适。会后的那个夏天,马沙克带着苏达山与另一名研究生到加州圣莫尼卡的兰德公司工作,苏达山则利用这个机会继续钻研弱相互作用的统一问题。另一方面,盖尔曼早在两年前就考虑过奇异粒子与贝塔衰变可能包括轴矢量流,在兰德公司偶然遇到马沙克后这一想法死灰复燃,特意安排了一次午餐聚会以便了解苏达山与马沙克的更多工作,后者也从盖尔曼那里获知加州理工学院的贝姆(Felix Boehm,1924—2021)正在进行的实验支持V-A型方案(17)数年后,华裔物理学家吴健雄(Chien-Shiung Wu,1912—1997)及其两位学生完成的实验完美地证实了费曼与盖尔曼提出的矢量流守恒假设与“弱磁”的存在。。但是当他们问盖尔曼是否计划写论文的时候,后者回答说可能不会。随后盖尔曼与夫人前往加州北部山区度假,等他回到加州理工时发现刚从巴西回来的费曼正忙着准备有关V-A的论文,于是加州理工当时最聪明的两个人坐在各自的办公室里准备一场决斗。系主任巴彻(Robert Bacher,1905—2004)闻讯后进行了干预,要求他们合作撰文。论文主要由费曼撰写,内容是两人共同讨论的结果。文章于1957年9月16日投送到美国物理学会的《物理学评论》,1958年1月1日正式发行[9]。文末的致谢有点不同一般,他们先是一致感谢贝姆等人,而作者之一的盖尔曼则强调与马沙克和苏达山的富有价值的讨论(18)致谢词的原文是:The authors have profited by conversations with F. Boehm, A. H. Wapstra, and B. Stech. One of us (M. G. M.) would like to thank R. E. Marshak and E. C. G. Sudarshan for valuable discussions.。
《盖尔曼传》中还提到这样一个有关费曼作派的细节:据说他从巴西度假回来途径纽约,曾向李政道询问“应该相信哪些东西,李政道告诉他最好的办法就是抛硬币”。他与盖尔曼论文的预印本出来后,也给李政道寄了一份,在空白处潦草地写了一句话:“我抛了硬币,这是答案。”该书接着写道:“李政道后来懊悔地告诉别人,他本该把费恩曼的硬币借来。不过李政道也没什么遗憾的,那年秋天,他和杨振宁因那篇宇称破坏的文章而获得了诺贝尔奖——这是有史以来颁奖中最快的一次。”([8],页184—185)
这时候苏达山已从罗彻斯特毕业而转到哈佛跟施温格(19)施温格(Julian Schwinger,1918—1994),因在量子电动力学方面的杰出贡献,1965年与费曼、朝永振一郎(1906—1979)共获诺贝尔物理学奖。做博士后,在一次杨振宁的讲座上吃惊地获悉V-A理论已属费曼,他又从年轻同事格拉肖(20)格拉肖(Sheldon Glashow,1932—),1979年诺贝尔物理学奖获得者,“粒子物理标准模型”奠基人之一,当时是施温格在哈佛的博士生。那里听说费曼与盖尔曼已向《物理学评论》投稿,于是马上给导师马沙克打电话,后者一直认为他与苏达山的论文将很快在意大利会议(Padua-Venice International Conference,1957)的论文集上发表,没想到费曼与盖尔曼抢在前面。经过一番努力,《物理学评论》3月1日以“读者来信”形式发表了他们的简要报告[10],比费曼他们晚了整整两个月(21)这篇只有一页半的简报题为“手性不变形与普适费米作用”,两位作者在注释3中提到费曼和盖尔曼独立地得到类似的表达式并感谢他们提供论文预印本。。多年来盖尔曼对此事一直感到内疚,曾在不同场合提到苏达山是第一个提出V-A理论的人,也总是乐于为苏达山写热情洋溢的推荐信,还曾为业内普遍存在的误解向马沙克道歉。
费曼的反应稍迟,然而也是真诚的,下面要引用印度裔美国物理学家与科学史家梅赫拉(Jagdish Mehra,1931—2008)的说法。梅赫拉与费曼相识30年,后者去世前不久邀请他前往医院,作了三个星期的深度访谈,之后他又采访了费曼的80多位同事与朋友,最终写成《一个与众不同的鼓的敲击:理查德·费曼的生活和科学》这本内容详实的传记。书中有一节的标题是“‘我有权宣称自己拥有的唯一自然定律’:弱相互作用理论”(“The only law of nature I could lay a claim to”: The theory of weak interactions.),引号中的话显然出自费曼自己的那本半传记性的畅销书。梅赫拉书中写道:1974年在费城召开的弱相互作用会议上,费曼在总结发言中说,“我们有一个由马沙克和苏达山发明的(invented)弱相互作用的普适理论,由费曼和盖尔曼发表(published),最终由卡比勃(22)卡比勃(Nicola Cabibbo,1935—2010),意大利理论物理学家,曾任意大利国家核物理研究院院长和教宗科学院院长,完善了弱作用普适假说,提出有关下夸克与奇异夸克之间卡比勃角的概念。完成(completed)——我称之为弱相互作用的普适理论——也就是所谓的V-A理论”[11]。1985年,费曼在京都大学召开的纪念介子概念提出50周年的学术研讨会上,从马沙克那里获知苏达山一直为优先权未得到应有认可而郁郁寡欢(23)苏达山的后半生一直生活在自己的成就没有获得应有承认的阴影中,除了V-A理论之外,他在量子光学领域引入的突破性的对角线表示法被人改名利用并荣获2005年诺贝尔物理学奖,为此多位知名物理学家向瑞典皇家科学院与诺贝尔奖委员会申诉抗议,后来他又被多次提名均未果。。8月17日,当马沙克已经启程回国后,费曼从京都给他寄出了一封信,辞意恳切,只是不经意地再次流露出独特的“费曼风格”:“我真希望未曾引起过你和苏达山那样的不悦,只要有机会我都将努力说明真相——但是当我认真的时候却没有人相信我。”(24)原文是:I wish I had not caused you and Sudarshan such discomfort. At any opportunity I shall try to set the record straight—but nobody believes me when I am serious.([11], pp.477—478)
五 费曼风格的不同评论
费曼智力超群,科学成就卓著,是20世纪中后期最具影响的理论物理学家之一。关于费曼的天才与作派,不少名人留下了精到的评论。量子力学的祖师级人物玻尔(Niels Bohr,1885—1962)说:“费曼自信且正直,不畏惧权威,这是唯一一个不怕我、敢于指出我的错误的人。”施温格认为他是“一个诚实的人,是我们这个时代杰出的直觉主义者,也是任何一个敢于追随不同鼓点的人将会面对的最好榜样”([11],p.658)。戴森(25)戴森(Freeman Dyson,1923—2020),英国出生的美国理论物理学家,为量子电动力学作出了卓越的贡献,也是杰出的科普作家,数次与诺贝尔物理学奖擦肩而过。一开始说他“半是天才,半是滑稽演员”,后来改成“完全是天才,完全是滑稽演员”。
不久前阅读刚出版的《杨振宁访谈录》[12],看到杨先生说“我不喜欢费曼这个人”,“对于他,没有什么东西叫做公平公正”,“是一个不讲理的人”。杨振宁感到最不高兴也是很奇怪的一件事,就是费曼对戴森的态度。据杨先生说,戴森是第一个欣赏费曼图的人,也是他向奥本海默说明费曼的方法与施温格和朝永振一郎他们一样有效,在自己写的好几本书中也一再推崇费曼;反过来费曼却对别人说戴森没有什么贡献。不过,杨先生也充分肯定费曼工作的原创性,在同一次访谈中,他说费曼的路径积分“抓住了量子力学真正的精神”([12],页84—86)。
1995年在华盛顿特区举行的一个纪念施温格的会议上,杨振宁回顾了重整化理论的发展历史,认为施温格是“第一个征服重整化高峰的人”,而费曼更像“一位令人眼花缭乱的表演家”。他认为将这两位生于同一年的伟大物理学家加以比较是有意思的,并半调侃地建议写一本题为《一项比较研究:施温格和费曼》的书,其中的结论应该是这样的:
百分之二十生动的玩笑家,百分之二十专门的违规者,百分之六十伟大的物理学家,费曼为了成为伟大表演家和成为伟大的物理学家做出了同样的努力。
腼腆、博学、讲精致而流畅的英语,施温格是文化完美主义者的象征,一位十分内向的高人。[13]
抱有类似看法的人不一定是杨振宁那样的大科学家,美国物理学会发行的普及刊物《今日物理》上,发表过一篇题为《玩笑大王费曼》的文章(26)文章标题是Feynman the joker,注意joker这个词既可以是扑克中的王牌,也可以是小丑。,作者在文末写道:“费曼的魅力和才华只是他个性的一方面。他自己的著作,以及那些认识他的人的叙述,揭示了一个才高气傲的人有可能会转向自我陶醉和虐待他人(self-absorption and the mistreatment of others),尤其是对那些他认为在智力上有很大差距的人。即使那些钦佩费曼智力天赋的人,也可能会被他的古怪行为所激怒。当这种情况发生时,一些重要的职业和人事关系就会搞砸。费曼的遗产提醒我们,在物理学方面获得乐趣当然是很重要的,但要确保周围的人也能获得乐趣。”[14]
对于普通人来说,费曼几乎是神一般的存在,他那本《别闹了,费曼先生》,在中国读者中间赢得了大量拥趸。这个惹眼的书名是曾供职于台湾大学物理系的吴程远转译的,原名SurelyYouAreJoking,Mr.Feynman,直译“你肯定在开玩笑,费曼先生”,实际上这也是书中一个章节的小标题,来自费曼在普林斯顿大学研究生院迎新茶会上的一次有趣经历:当院长夫人倒了茶后问他要加牛奶还是柠檬时,费曼回答说两者都要。这显然是一个可笑的社交错误,费曼记住了院长夫人与他对话时的笑声——“嘻嘻嘻”“嘻嘻嘻嘻嘻”,书中数度重复,像是自嘲,更像是调侃女主人。类似的搞笑桥段,书中还有很多。
为这本书写书评的人很多,足见它在公众中的影响。一位叫高瑞利克(Boris Gorelik)的数据分析师对费曼的多才多艺表示钦佩,也对他的自负与炫耀作了辩护。他写道:“诚然,费曼从不错过任何一个自我吹嘘的机会,并强调他的许多成就几乎都是不经意间(almost by accident)得到的。时而他会提到许多在特定领域比他厉害的人。我称这种模式为自负式的谦虚(pattern a self-bragging modesty),这正是许多成功人士的典型模式。然而,考虑到他所有的成就,我认为费曼应该有自我炫耀的权利。为自己的成就感到自豪并不是傲慢,而是一件很自然的事。《别闹了,费曼先生》读起来很有趣,内容丰富并鼓舞人心。我认为每个自认为是科学家或希望成为科学家的人都应该读这本书。”(27)Gorelik, B. On “Surely You are Joking, Mr. Feynman!”.https://gorelik.net/2018/02/15/never-read-reviews-before-reading-a-book-except-for-this-one-on-surely-youre-joking-mr-feynman/.
“曾经,我们都是费曼”(28)张双南:《别逗了,费曼先生》导读,《高山科学经典》读书会2022年第3期,中国科学院高能物理研究所2022年5月12日发布。,这一富有哲理的话出自一位中国物理学家之口,此事本身就很有趣。费曼在日常生活与社交场合不拘小节、嬉笑顽耍的作风,令从小被教导慎言谨行的国人叹为观止,每个聪明淘气的小孩子心中都藏着一个小精灵,那一套《费曼物理学讲义》更被众多学习物理的中国年轻人奉为经典。不过说到底,费曼毕竟是个异数,他的聪明、轻狂与表演天才是任何人也学不来的。
六 画外音
本文从伯恩斯坦引述的占卜故事开始,继而转到费曼涉足弱相互作用的经过,又以相当的篇幅谈及他的个性与他的那本畅销书;然而作者的本意却不在此,而是关注这些叙事背后呈现的另一特殊的历史情境,即杨振宁和李政道这两位中国物理学家,在1957年荣获诺贝尔物理学奖前后的一些活动。通过引述伯恩斯坦、费曼以及相关的叙事,我们可以窥见杨、李当年工作与生活的一些细节,包括他们的合作,追求真理时的愉悦与激情,他们两人以及家庭之间的友谊。
杨振宁与李政道的学术合作始于1949年,在此之前三年他们在芝加哥大学已成为好友。1957年是两位青年才俊的高光时刻,他们的获奖论文不仅对困惑粒子物理学的“θ-τ之谜”作了回应,而且对空间反演不变性与电荷共轭不变性的实验进行了系统考察,他们给出的建议导致了物理学理论根本结构的巨大转变,并引出了包括弱电统一理论、基本粒子标准模型及近年来一系列重要发现在内的伟大成果。
杨、李当年挑战的是所有理论物理学家都视为普遍规律的守恒普适性,从他们各自的陈述可以知道,这是两个人反复讨论、多次辨难切磋的结果,不应该也不能够以某一次讨论、某一个细节或某个第三者的陈述,来确认或排斥其中一个人的贡献。对弱相互作用宇称守恒的质疑,是杨、李二人密切合作的结晶。他们的共同朋友派斯说:
迄今为止李和杨对物理学所作的主要贡献——宇称守恒,在两年前的物理学领域从来未被实验检验过,两年前实验虽多(有β衰变、π衰变、μ衰变),但还不足以说明它们检验了这个定律;他们两人指出,这一系列实验必须在讨论了它们的实验条件以后才能作出判断和得出结论。
杨和李的许多关于基本粒子的论文都含有推测的成分,例如他们对重费米子守恒定律的建议,或对宇称共轭的建议。但他们都同样建议用实验来检验他们的推测,虽然他们有时失误,却错得十分有品位,而且他们还有勇气再试一次。
李政道和杨振宁的工作具有其独特的品位和独创性,反映出他们对物理学的敏锐洞察力和对形式的深刻感知力。他们的建议总是被理论物理学家和实验物理学家探索求证。就这点而言,他们很有点像后期的费米。[15]
图5. 四位意气风发的理论物理学家:派斯、李政道、杨振宁、戴森(左起) © 普林斯顿IAS,引自[4]
杨、李失和是一件令人遗憾的事情。本文作者没有资格对此加以评论,也厌恶那些道听途说断章取义的妄评。杨、李二人都为人类的科学事业、母国的尊严与繁荣作出了伟大贡献,如今两位耄耋期颐的老人享受着宁静而幸福的晚年生活,祝福他们健康长寿!结束这篇文字的时候,奥本海默当年最乐于看到的温馨画面——杨振宁、李政道这两个年轻的中国人一起走在普林斯顿的草地上,如同电影一样生动地浮现于作者的脑海。
致谢感谢方在庆研究员提供资料和宝贵建议。