李政道(1926年11月25日—美国时间2024年8月4日),美籍华裔物理学家,中国科学院外籍院士,美国国家科学院院士。
美籍华裔物理学大师李政道先生于2024年8月4日去世以后,他生前曾经工作过、举世闻名的普林斯顿高等研究院(Princeton Institute for Advanced Study,以下简称“研究院”)不仅在其网页上及时发布了一篇长篇悼文,而且公开了他在该研究院的一批珍贵档案资料。
这些档案内容丰富,但为篇幅所限,本文将主要集中介绍其中关于李先生和二战后长期担任该院院长的著名物理学家奥本海默(J. Robert Oppenheimer)之间互动的资料,尤其是奥本海默为他写的多封热情洋溢的推荐信和证书,以帮助我们了解李先生的科学人生、乃至现代科学的发展史。
1951-1953年李政道初访研究院,普林斯顿高等研究院档案中心最新公布的史料,是其院长办公室档案第20箱中李政道档案的全部内容,总共99页。这批档案里有李政道1949年9月7日写给奥本海默的第一封信,申请1950年1月开始到该院做一年博士后。信里说他正在芝加哥大学物理学家费米教授指导下研究白矮星的构成问题,但对最近的场论发展很感兴趣。
他说费米应该已经为他的申请给奥本海默写了推荐信,而他自己马上要去纽约几天,所以如果奥本海默愿意的话他会很乐意到普林斯顿见面。
在李政道档案里确实有费米1949年8月25日为李政道给奥本海默写的推荐信。在信中费米称赞李政道是“我们最优秀的理论物理学生之一”,说他研究的是白矮星中氢的可能含量,并由此触及到天体物理和核物理两方面的问题。
在李政道给奥本海默的信上有一手写短语,说明奥本海默在接到李政道信后不久两人就见面了,交谈内容不详,但很有可能是奥本海默告诉李政道,一般这样的博士后开始时间不是1月份,而是在秋季新学年开始的时候。这样的话就可以解释为什么李政道在1950年初才正式向研究院提交访问研究成员的申请表。
在填好寄回的申请表中,李政道说他已经在1949年在《物理评论》杂志上发表了一篇与杨振宁、罗森布鲁斯合作的关于介子的快报文章。这里李政道所讲的快报,是当时以致《物理评论》编者信(或快报)方式发表的短文;而独立的专门迅速发表此类短文的《物理评论快报》杂志要到1958年才创刊。
在信中他还说,马上要在《天体物理杂志》上发表自己的博士论文,该论文“证明了白矮星中不可能有任何可观数量的氢存在,而且没有稳定白矮星可以靠内部产生的核能生存”。他说他当时正在研究湍流的统计理论,马上要在《物理评论》上再发表一篇相关快报文章,但他对量子电动力学和核物理的最新进展非常感兴趣,并希望能到研究院进一步研习这些题目。
在申请表中他表示自己当时的工作职务是1950年1月1日到8月31日在芝加哥大学的叶凯士天文台做研究人员,并列出自己的论文导师费米和在叶凯士天文台的天体物理学家苏布拉马尼扬·钱德拉塞卡为推荐人。费米在1950年2月3日为李政道给奥本海默又写了一封推荐信。
在这封信中,费米提到李政道的博士论文(这时预计1950年3月授予学位)以及他的其他研究成果,说他“表现出了成为一名优良的理论物理研究者的潜力”,并说他有“一个令人愉悦的个性”,可以很好地与同事相处。钱德拉塞卡在写于1950年2月16日的信中,赞扬李政道表现出“在复杂物理现象中抓住要害的能力”,有原创力,对理论物理具有“非凡的才能和好奇心”。
奥本海默于1950年3月10日写信告诉李政道好消息:“我很高兴为你提供1950-1951学年在高等研究院数学学院的研究成员正式聘任,而这个决定是得到我们物理教授们的赞同的”。李政道之所以被聘任在数学学院是因为一直到1966年研究院成立一个单独的自然科学学院之前,物理和物理学家都是在数学学院里。奥本海默在信中还告诉李政道,研究院可以为他提供3500美元的(免税)资助。
李政道很快在3月13日回信接受这个聘任。
但过了一个月事情发生了变化。李政道在1950年4月19日写信给奥本海默,说他上个星期接到位于伯克利的加州大学物理系的聘书去做一年研究人员,这对他有额外的吸引力,因为他的未婚妻秦惠女士希望在伯克利继续她的学业。但他还是希望将来能去普林斯顿高等研究院访问一年,所以他问奥本海默,如果他此时辞去研究院的聘任,是否会影响他未来再次申请。
三天以后奥本海默就回信告诉李政道,这么做完全没有问题,并鼓励他这样做,还保证将来再申请不会因此而受到歧视。当然目前的聘任不会自动延续到将来,而是需要重新申请、评估。5月5日李政道写信给奥本海默,辞去下一学年研究院的聘任,但感谢他的回复和建议。
根据李政道博士论文上的日期,他于1950年6月份在芝加哥大学获得博士学位。
他与秦惠于1950年6月3日在芝加哥结婚,后来到伯克利去做一年的物理教研工作,于1951年2月28日从伯克利写信给奥本海默,申请1951-1952学年到研究院访问一年,做关于量子电动力学和介子方面的研究,并提供了新发表的文章清单。很快,李政道申请之后三周,奥本海默就于1951年3月21日通知李政道他获得了与上次一样的聘任(仍然是一年3500美元资助)。3月29日李政道回信感谢奥本海默并接受了聘任。
接下来在研究院档案里有一份奥本海默于1951年11月23日写的关于李政道1951-1952学年在研究院担任研究成员并获得3500美元资助的证书,很有可能是为李政道到美国移民局办理签证延期所用。与此相关的是1952年3月14日研究院的巴乃特女士致李政道的有关“签证延期”的备忘录,提醒他他的访问者许可到月底到期,请他把延期申请表、护照和现有的访问者许可给她,她去移民局帮他申请延期。
李政道在研究院的优异表现也让研究院在考虑是否把他的研究成员聘任再延期一年。李政道到达研究院半年之后,1952年3月5日,奥本海默为李政道参加伊利诺伊大学物理系将主办的暑期学校给该系代主任阿尔迈写了一封赞誉有加的推荐信。
鉴于奥本海默对李政道如此高的评价,伊利诺伊录取他参加了暑期学校,研究院也决定给他延期一年。
1952年3月26日,奥本海默写信告诉李政道这个延期聘任,并说资助提高到了一年4000美元。1952年暑期李政道在伊利诺伊大学做研究,而他和秦惠的长子李中清于7月17日在那地方出生。在档案里有一个有趣的细节:当年9月4日,李政道给巴乃特女士写信,告知她他们一家返回普林斯顿的日期并请求说,“如果可能的话,我们希望在15日晚上有一个婴儿床”。
到了1952年秋季,李政道开始寻找工作。
当年10月20日,明尼苏达大学物理系的威廉斯写信给奥本海默,说哥伦比亚大学物理学家赛博写信给他,告诉他李政道在找工作,并向他“无保留推荐”他。威廉斯告诉奥本海默说,他们确实对李政道感兴趣,并请他为其提供一个正式的推荐意见。在他1952年10月29日的回信中,奥本海默再次高度评价李政道:他是一位才华横溢、富有创新、健全而出色的物理学家,而且他还是一个极有魅力的人。无论身在何处,他都会带来快乐和启迪。
奥本海默并说研究院也在认真考虑是否将争取让李政道留下,但仍然鼓励威廉斯说,这是我们的问题,不是你们的问题,你们应该全力以赴争取他。
两月后,奥本海默在1952年12月29日又提供了一个关于李政道在研究院任职的证书,赞扬他在此期间“为物理学作出了令人惊叹而重要的贡献”,并在最后说:在我看来毫无疑问的是,他继续在美国工作是符合美国国家利益的。像他这样有才华的人是罕见的。
李政道这次在研究院的访问在1953年4月12日结束,但他和奥本海默的联系并未因此而中断。当年暑期他重返伊利诺伊大学进行合作研究,其中包括和克里斯蒂申合作研究介子、核子散射,并把文章初稿寄给奥本海默提意见。
1953年秋季开始,李政道到哥伦比亚大学担任物理系助理教授,但他需要学校向司法部长为他申请办理“优先配额”移民手续,所以当年8月28日他写信给奥本海默,请他就自己在研究院的两年经历给哥伦比亚学校秘书写一个证书。在8月31日写就的证书中,奥本海默说自己很高兴支持李政道的移民申请。他说研究院本来会很乐意为李政道的研究成员聘任延期,但李觉得自己应该找一个更稳定的位置。
值得一提的是,在李政道先生2007年提交、刊登在诺贝尔基金会网站上自己的传略里,引用了奥本海默上述的最后一句话。在证书里,奥本海默继续说,在他看来,理论物理学在当代科学中的重要性及其对杰出人才的需求是毫无疑问的。具体到李政道移民一事,他写道:李政道博士继续留在美国对我们来说是一笔宝贵的财富。我们有无数个理由希望他能够永久居留在此,而我祝贵校成功促成此事。
奥本海默的这份洋溢着赞誉之词的证书很有可能对李政道于1956年7月26日成功取得美国永久居留证起到了帮助作用。这一年的1月13日,奥本海默在给华盛顿大学物理系主任曼雷的一封信里,继续高度评价李政道,诙谐地称他“要么是世界上绝对顶尖理论物理学家中最年轻的一位,要么是他同龄人中最优秀的理论物理学家”。到当年秋季李政道就在哥伦比亚大学被越级提升为正教授。
1957-1958年李政道重返研究院,普林斯顿高等研究院李政道档案里下一时期的主要内容,是关于他1957-1958年重返该院担任研究成员,以及在1958年研究院经过讨论给他颁发永久教授聘书这两件事。在这个时期,李政道先生和杨振宁先生因为合作研究宇称不守恒问题而获得了诺贝尔奖,而研究院的李政道档案为我们研究这个关键时期披露了一些有价值的史料。
从这批档案来看,李政道1957-1958年重返研究院,是从1956年秋季各方就开始筹划了。奥本海默在1956年11月5日,给美国国家科学基金会写了一个申请书,申请一笔基金项目,以资助三位物理学家于1957-1958学年到研究院做访问研究人员:在瑞士的尤斯特,在德国的勒曼, 和在哥伦比亚的李政道。后来这个申请得到部分批准,使得李政道从研究院得到12000美元的资助到院进行一年的访问。
奥本海默于1958年9月16日给国家科学基金会提交了资助项目结题报告,里面对李政道这一个学年的研究工作作出了详细、高度的评价。他说“今年是以文献和传言里充满了关于李-杨的三个猜想的各种证实而开启的”。这里奥本海默提到的三个李-杨猜想为:弱相互作用中的宇称不守恒、二分量中微子和轻子数守恒。
在详述了这两位物理学家在这几个方面的合作研究之后,他指出,“不可避免的是,由李政道和杨振宁的提议所带动的这个领域的巨大的进步感,以及他们所得到的诺贝尔奖认可,引入了一些干扰,但也带来了很多机会,使得大家能提出更全面的报告和评论”。
奥本海默同时也盛赞李政道和杨振宁在多体系统统计力学方面的合作研究成就,并在最后提到李政道对研究院和周围科学家同事们的研究的贡献,尤其是他所创建的李模型在场论中的影响,以及他对各种探讨宇称不守恒后果的实验设计的帮助。
到了1958年10月13日,研究院数学学院教授们一致通过决议,向全研究院教授们建议聘任李政道为教授。
因为当时研究院只有两个学院,数学学院和历史研究学院,所以10月15日奥本海默给后者发布了数学学院的决议,通知在10月20日教授午餐会上讨论此事,并附上戴森和派斯所写的赞同聘任李政道的意见书。在档案里有历史学院教授、著名美国冷战理论家凯南于1958年10月28日所写的一封信,表示无法参加下一次讨论该议题的11月3日教授午餐会,但赞同聘任李政道。
档案里还有研究院董事会成员施特劳斯让助理于11月10日从白宫写的一封信,说他无法出席董事会会议但不反对任命李政道。可惜在研究院的李政道档案里关于1958年底任命他为教授之事的相关资料到此为止。到底后续发生了什么,是我从阅读美国国会图书馆手稿收藏部的奥本海默文稿而知道的。
这其中有奥本海默1958年11月10日给李政道所写的教授聘任信,以及李政道于12月16日回信表示衷心感谢但因为“个人和非学术”的原因而谢绝了聘任。
过了一年以后,李政道在研究院的教授聘任之事出现了剧情反转。研究院档案里有奥本海默于1959年10月15日再次给李政道发去的教授聘任信。聘任将从1960年秋季开始,年薪22500美元另加一些研究经费。
他在信中还说,此聘任代表了“你的研究院教授同事们的真诚愿望和董事们的诚挚希望”。这次李政道愉快地接受了聘任,在11月4日回感谢信,称其为“一个无上的荣誉”,并“以极其谦卑的心情接受这个职位”。1960年4月10日,研究院对外正式宣布李政道被聘为数学学院教授。
两年以后,1962年7月29日李政道先生从布鲁克海文国家实验室给奥本海默写了一封信,请求获批在下个学年(1962-1963)从研究院休假一年。奥本海默在8月4的回信中表示会尽快批准。但在1962年11月15日,李政道再次写信给奥本海默,提出因为个人原因, 他希望辞去在研究院的职位。
在信里,他深情回顾了自己与研究院之间的历史渊源,以及他和奥本海默之间的深厚情谊:1951年我作为一个年轻的物理研究成员来到研究院。从那时起,我在研究院一共待过大概五年。即使在我在纽约的年代里,我也经常定期到普林斯顿访问。因此,我几乎所有的科学工作都是以这样或那样的方式跟研究院有关的。
我感谢我在研究院的同事们这些年来所给予我的建议和启发;而且我希望表达我对你作为研究院院长的感激,感谢你对我尤其在初期成长阶段的影响。
值得指出的是,在最近研究院网页上缅怀李政道先生的文章里引用了上面这段话。
奥本海默于当天(1962年11月15日)回信接受了李政道的辞职,但加了一句饱含深情的临别赠言:“在你离开这个研究院的时刻,我送上我对你作为一名物理学家和一个人的高度钦佩和深刻的、诚挚的良好祝愿”。综上所述,从普林斯顿高等研究院最近发布的有关李政道先生的珍贵历史档案可以看出,该院院长奥本海默(和其他师友们)对李政道先生才华和品格的倾心赏识,并在他1962年离去时依依不舍。
尽管此后两人不在一个机构工作,两人仍保持了密切的联系。1964年2月20日,奥本海默在回复李先生的一封信中曾写道:“我对你的想念无以言表”。