杨振宁先生百岁诞辰,“赛先生”特别推出《百年风华杨振宁》系列。继潘建伟教授、施一公教授之后,本期分享中国科学院院士、清华大学物理系朱邦芬教授回忆与杨先生的过往细节与趣事,并在视频末送上了他对于杨先生百岁的祝福。本文首发于新清华微信公号,原标题为“杨振宁先生的品味和风格及对其教育思想的影响”。
杨振宁先生是一位“继爱因斯坦和狄拉克之后,20世纪物理学的卓越风格大师”,弗里曼·戴森(Freeman Dyson)这样评价道。
杨先生和米尔斯提出的“杨-米尔斯非阿贝尔规范场论”为宇宙中基本作用力和自然规律提供了解释,大自然的一切相互作用力被杨先生归结为“对称性支配相互作用”这条基本原理;杨先生和李政道先生提出在弱相互作用中宇称不守恒,堪称石破天惊,具有革命性的意义,以致从论文发表到获得诺贝尔奖相隔只有一年零几天,至今仍是一项世界纪录;而杨先生和巴克斯特分别独立提出的杨-巴克斯特方程是一个基本的数学结构,在物理和数学两个领域都有极广泛的意义。
不仅这三项最重要的成就,杨振宁在基本粒子、场论、统计物理、凝聚态物理四个物理学分支领域共有13项重要的贡献;不仅在物理学领域,他在数学、科学技术史领域也有开创性的研究成果;不仅在自然科学研究,他在文学、艺术、教育、考古等其他人文社科领域也有独特的见解。
为什么杨振宁先生具有如此巨大的创造性?这与他独特的风格和品味有关。在杨振宁《论文(1945-1980)选及评注》这本书中,他的第一个评注这样写道:“在每一个有创造性活动的领域里,一个人的taste,加上他的能力、脾气和机遇,决定了它的风格,而这种风格反过来又决定他的贡献。”
乍听起来,一个人的taste和风格竟与他对物理学的贡献关系如此密切,也许会令人感到奇怪,因为物理学一般认为是一种客观的研究物质世界的学问。然而,物质世界具有结构,而一个人对这些结构的洞察力,对这些结构的某些特点的喜爱,某些特点的憎厌,正是他形成自己风格的要素。因此taste和风格之于科学研究,就像它们对文学、艺术和音乐一样至关重要,这其实并不是稀奇的事情。
杨振宁先生曾用一个数学式子(D+E+F)/3 来描述他的风格,其中D代表狄拉克,E代表爱因斯坦,F代表费米,这三位物理学大师都是杨先生心中的偶像。狄拉克、爱因斯坦和费米这三位科学大师虽然含有共同的特性,但也具有不兼容的风格,例如,根据Dyson分类,爱因斯坦、狄拉克是“统一派”,而费米属于“多样派”。杨先生各取三人的1/3,其实是取三人的部分并加之修改,形成了自己独特的风格。
对数学之美的欣赏和对物理之美的追求并存,并一以贯之,是杨振宁研究风格的一个最显著特点,其根源也许来自对美的欣赏和追求。数学是理论物理学家最常用的语言。爱因斯坦认为“物理学的创造性原理存在于数学之中”,非常强调数学的重要性;狄拉克强调“必须只运用美丽的数学,才可以建立有效和相关的物理理论”。受父亲影响,杨振宁欣赏数学的优美和力量。
杨振宁既是大物理学家,又积极推动了现代数学的发展,他的杨-米尔斯规范场和杨-巴克斯特方程的影响遍及多个数学分支学科。
杨振宁在从事某些课题研究时“以一种直接、平淡的方式去处理问题,分析和解释实验结果。这时他常常以一种革新和出其不意的态度尽最大努力在现有的理论中发掘,很少显示出要进行根本性变革的愿望,使人想到费米的风格”。
例如,杨振宁受费米崇尚实际的风格的影响,Dyson在其著名文章“保守的革命者杨振宁”中说得很清楚。杨振宁擅长群论和对称性分析,对于对称原理重要性的敏感和认识,使他发现许多“大算”可以化为不必要,“顿悟”出解决θ-τ之谜的关键观念——赝标量。
杨振宁先生曾说过,“一个做学问的人,除了学习知识外,还要有taste......一个人要有大的成就,就要有相当清楚的taste。”他在西南联大7年,对他一生最重要的影响,是他对整个物理学的判断,已有他的taste。杨振宁的个性、过去的训练,特别是刚接触物理时的方向及其思考方法,都是影响他品味的重要因素。杨振宁的教育理念强调要培养学生的独立思考能力和对知识的热爱,鼓励学生形成自己的学术风格和品味。
杨振宁在中国大学接受了系统的严格的本科和硕士阶段的学习训练,又到芝加哥大学跟随费米、泰勒、艾里孙等名师攻读博士学位。他得到了中美两国教育的长处,又避免了两国教育的弊端。杨先生既熟悉中国教育,又非常了解美国教育的理念,是一位有自己独特理念和深刻思想的教育家。杨先生在清华多次强调大学生要学会一种“渗透性”的学习方法,鼓励学生通过查阅文献、与人讨论等方式,逐步掌握新知识。
杨振宁先生的教育思想和研究风格对后辈科学家产生了深远的影响,激励着一代又一代的学子追求科学的真理与美。