勤奋努力地学习

1946年1月,杨振宁终于坐在了芝加哥大学的教室里,成为该校物理系博士研究生,而老师正是费米教授。

当时,战争刚刚结束,正是美国各大学恢复学术研究和大学教育、研究生教育的时候。由于战争,有许多学生耽误了学业。

随着复课,学生们大批回到校园,而芝加哥大学物理系的研究生特别的多,其中大多数人同杨振宁一样,是慕费米之名而来的。

费米也不负学生希望,他尽职尽责地把自己的知识、经验无私地奉献给了学生和科学事业,使芝加哥大学培养出了一批科学人才。

家庭的熏陶,自身的努力,老师的教导,使杨振宁在学业上成长很快。

父亲使杨振宁从小就在数学世界中邀游,他又酷爱物理,并得到名师指点,因此,可以说,他是同时在数学和物理的世界中长大的。

杨振宁在全班同学当中的表现不但不逊色,而且显得非常的优秀出众。

按照习惯,中国人来到美国后,为了便于称呼,都要起一个外文名字。给自己起一个什么名字呢?杨振宁开始了认真的考虑。

从中学时代起,杨振宁就读了不少中外名人传记,其中他最崇拜的名人是富兰克林。

本杰明?富兰克林是18世纪美国最伟大的科学家和发明家,著名的政治家、外交家、哲学家、文学家和航海家以及美国独立战争的伟大领袖。

Frank既在语音上与Franklin接近,而且在英语词典里是“诚实”的意思,表明了杨振宁要以诚实的态度去学习知识、研究问题的决心。

※诚实的态度不仅是做人的准则,也是发展事业的根本。因此,我们不仅要学会诚实做人,更要学会诚实做事。

从此,这个响亮的名字就在芝加哥大学的研究生中叫开了,直到现在,在物理学界仍有人叫他Frank。

费米是20世纪的一位著名物理学家,他有很多特点。一般的物理学家,或者是侧重于实验方面,或者是侧重于理论方面,而费米却是一个既做理论又做实验,而且在两个方面都有突出成就的大物理学家。

费米对杨振宁有着重要的影响。

杨振宁在芝加哥大学直接接触费米后,进一步深化了他在西南联大时对费米所作的判断。杨振宁通过耳熏目染,领略了费米善于抓住物理现象本质的风格。

除了上课以外,费米每周要花费一两个晚上的时间,对几个研究生作讲演。这种讲演很特殊,事先不准备,当大家都聚集在他的办公室里时,由学生提出问题,他就查阅自己的笔记,然后给大家讲解。杨振宁至今还保存着他听费米讲演时所做的笔记。

费米这种独特的风格,对科学的挚爱和激情,都对杨振宁以后的工作产生了重要的影响。

杨振宁看到,长期以来,费米不论是从纯理论物理到纯实验物理,从三体问题的最佳坐标这样简单的问题,到深奥的广义相对论,在物理学的各个不同领域,都怀有广泛的兴趣。

作为一个物理大师,费米不仅涉猎各个领域,而且始终做着详尽的笔记。由于兴趣广泛,深入钻研,根基扎实,所以费米可以触类旁通的有更多的创造性思想。

这也正是费米能首创用慢中子做实验,首先成功领导核裂变链式反应,在原子弹爆炸时站起来用碎纸片受冲击波抛撒的距离测量爆炸量,以至在多个领域都有重要建树的又一原因。

这也使得杨振宁懂得了,在学习当中要善于创造,就应爱好广泛,博大精深,要善于概括综合,要有扎实的基础。

费米为人坦荡诚正、竭诚奉献的精神,杨振宁的印象也很深刻。

费米教授对于杨振宁这个中国学生好学不倦的精神、聪明灵敏的天赋以及良好的学术基础,特别的赞赏并且对杨振宁也是爱护有加,经常在课堂上让他回答问题。

除了上课外,每天中午吃饭的时间,费米教授也总是抽时间和研究生们一起度过,有时他们边吃午餐边讨论问题,他往往是寥寥数语就把学生们的问题阐述的清清楚楚了。

1949年春天,费米教授因有事要离开芝加哥。于是,费米教授就把他讲授核物理课的任务交给了杨振宁。

杨振宁起初很惊讶,但是费米教授很镇定的告诉杨振宁,他很相信杨振宁的实力。

临行前,费米教授还把自己的一个笔记本交给了杨振宁,并且和杨振宁一起把要讲授的内容全部讨论了一遍,对每一个问题的讲法和推导作了仔细解释。

杨振宁看到费米教授的笔记本上,写满了过去每堂讲课时的准备细节,他再一次为费米教授这种严谨认真、一丝不苟的教学作风感动。

1949年,费米与杨振宁共同写了一篇文章《介子是基本粒子吗?》。提出π介子可能是核子和反核子的束缚态,而不是基本粒子。它是后来著名的坂田模型的基础。

当时,杨振宁认为这篇文章提出的问题不一定符合现实,不打算发表,但费米却说:“学生的任务是解决问题,研究人员的任务是提出问题,我们提出的问题是有发表价值的。”

于是,杨振宁与他最崇拜的物理大师费米合写的这篇文章就这样发表了。

杨振宁在这篇师生合作的文章的引言中写道:

这么多年来,费米教授一直就物理学的各个不同科目——从纯理论物理到纯实验物理,从三个问题的最佳坐标这样简单的问题到广义相对沦如此深奥的科目——做着详细的笔记,这一事实本身对我们大家就是重要的一课。

我们懂得了,那就是物理。我们懂得了,物理不应该是专家的学科,物理应该从平地垒起,一块砖一块砖地砌,一层一层地加高。

我们懂得了,抽象化应在具体的基础工作之后,而决非在它之前。从费米的这些演讲中我们还懂得了,他对使用台式计算机作简单的数字运算很感兴趣,没有厌恶这一类工作……

杨振宁如同他的老师费米一样,对物理学有着浓厚的兴趣和执著的精神。

杨振宁在芝加哥大学作物理系讲师时,他的办公室离费米的办公室很近,两人经常在一起讨论问题,由帅生关系变成了同事,并有过卓有成效的合作。

费米是最后一位既做理论又做实验,已在两个方面都有卓越贡献的大物理学家。他之所以能取得如此骄人的成就,是因为他的物理学是建立在稳固的基础上的。

杨振宁在芝加哥大学读研究生期间,曾花了不少的时间研究量子电动力学创立时的几篇奠基性的文章,包括狄拉克、海森伯、泡利等人的工作。他发现这几个人的文章都偏于形式化,所取得的结果不具体、不清楚。

后来,经过费米的工作,量子电动力学变得非常具体、非常清楚了。费米正是以他“厚实”的物理学、独特的研究风格影响了20世纪几代物理学家。

从费米那里学东西是不太费劲的。他对问题的解释非常清楚,非常迅速。他还让你根据他的动作来进行思维。那真是他的伟大秘密所在。这样,他不但自己干事很轻快,而且你不知不觉这么做了。

费米的物理学很少有“形式化”的东西,但是对于和现实、现象直接联系的问题,费米总是非常注意,在他看来,和“实际接触的物理才是能够站得住脚的物理”。

在芝加哥大学,通过和费米的直接接触,完全在中国文化背景下成长起来的杨振宁,其思维方式、科学风格、价值观念都发生了一些转变。

杨振宁在《忆费米》一文中写道:

这么多年来,费米一直在物理学的各个不同科目从纯理论物理到纯实验物理;从三体问题的最佳坐标这样简单的问题到广义相对论这样深奥的题目,做着详细的笔记,这一事实本身对我们大家都是重要的一课。我们懂了,那就是物理。我们懂得了,物理不应该是专家的学科,物理应该从平地垒起,一块砖一块砖地砌,一层一层地加高。我们懂得了,抽象化应在具体的基础工作之后,而决非在它之前。

在物理学研究的方法与方向上,费米对杨振宁也有重要的影响。费米认为,物理学发展的方向必须要从近距离的了解开始,才能得到大的规律。

费米在上课时,总是从实际现象开始,用最简单的方法描述出来,但仔细琢磨后,发现非常重要的规律就在平面,而这个规律却永远不是在他开始的地方。

费米的研究工作和他的教学一样,他曾一再强调:“一个年轻人应该将他大部分时间用于解决简单的实际问题,而不应专一处理深奥的根本问题。”

由于费米对具体的事情懂得很多,所以他对大的规律有一些直觉的了解,这时往往使用一些不能用逻辑讲清楚的推理,而这种达到直觉的下意识推理,是所有理论物理和实验物理的一个基本的环节。

杨振宁深知费米的巨大成就是基于他厚实的物理学。受费米的影响,在芝加哥大学期间,杨振宁着力培养自己广泛的兴趣。在以后的研究中始终牢记费米的教导,可谓是名师出高徒。

杨振宁后来也成为物理学泰斗后,仍是不忘费米那高尚的人格、对科学的无私奉献以及对学生的满腔热情,还有费米那过硬的工作作风。

杨振宁后来回忆道:

除了正式和非正式的课程外,费米还将他的午餐时间几乎去全部地献给了研究生。午餐时的谈话很自然地涉及到各种题材。关于我们的研究工作,他常常给我一些简单的忠告。

1954年秋天,费米病危,杨振宁到芝加哥比灵斯医院探望他。费米告诉杨振宁他要利用剩下的时间把他那本关于核物理的笔记本修改出版。他的建议精神和对物理学的热忱深深感动了杨振宁。

在杨振宁探望老师不出三个月之后,费米就去世了。杨振宁后来的文章中曾深情的写道:

有人说,人的生命不应以年,而应以成功的事业来衡量。恩斯克·费米多种事业之一是作为芝加哥大学的一名教师。他曾直接或间接地影响了我这一辈子的众多物理学家之一。

杨振宁到美国后,立志要当一位实验物理学家。从本质上讲,物理学是一门实验科学,物理学家既是实验工作者,又是理论工作者。

但是由与条件的限制,杨振宁从小学到大学,甚至在清华研究院期间,也很少有机会接触实验,因此动手能力特别差。

实验物理是物理学的精神所在,但是杨振宁实验技巧掌握得不好,于是暗下决心,到芝加哥大学以后一定要写一篇实验论文,以此来弥补自己的不足。

杨振宁认为物理学是一门实验科学,实验是理论的源泉。

科学的根本,没有科学实验,也就没有科学理论。物理学从一开始,实验与理论是不分家的。

物理学家既从事实验研究,又进行理论研究,物理学家既是实验工作者,又是理论工作者。

随着科学技术的不断进步,特别是大型加速器、原子反应堆的出现,物理工作者一身二任的情况越来越难,于是们当一部分科学家成了专门从事实验工作的专家。

其中,有的专门搞工程、建设、研制加速器、反应堆、探测器,有的则专门从事实验研究,还有在这两方面兼而有之的。

在物理学史上,一身二任地同时成为实验科学家和理论科学家的,且卓有成效的,费米是最后一人。

当杨振宁成为费米主持的研究生班学生后,他就开始着手于实验论文。于是,他向费米教授提出请求,希望能在费米教授的指导下来完成撰写一篇实验沦文。

由于费米的实验室在阿贡,那时阿贡国家实验室对外国人保密,而像杨振宁这样初到美国的中国人,是不能去阿贡国家实验室工作的,所以杨振宁这一计划没能实现。

但费米建议杨振宁可跟特勒教授做些理论方面的研究工作,而实验可以到艾里森教授的艾里森实验室去做。

艾里森是芝加哥大学物理系的一名教授,他刚刚获得了一笔拨款,要在他的实验室建造一套当时全国最大的40万电子伏特的加速器,正需要找几个一流的研究生当助手。

就这样,杨振宁就由费米教授介绍,来到了艾里森教授的实验室,开始了他的实验物理研究。

装配一套40万电子伏特的加速器。这是一项既动脑又动手的实验,难度很大。最令人头痛的是一些电子仪表经常出现故障,影响工作的进展。

杨振宁在艾里逊实验室工作20个月,在那里他工作得不很如意,他的实验物理博士论文并没有写出来。

在这些实验室的工作面前,杨振宁就发现自己的动手能力特别的差,一不小心,就东磕西碰,就会弄出乱子。很快实验室内就流传了一句笑话,说“哪里发生爆炸,哪里就一定有杨振宁。”

有一天,仪表又不转了,杨振宁小心翼翼地打开线路图,想计算一下毛病究竟出在哪里。

“杨,你真笨!”一位名叫威尔科克斯的同学看见他算了好几张纸,便不耐烦地走过来。只见威尔科克斯左看看,右瞧瞧,然后对准连结部位猛踢两脚,神奇得很,仪表很快转动起来。

杨振宁对这位同学的两脚佩服得五体投地。以后再遇到这种情况,杨振宁便学着那位同学的样子去踢,但不管他怎么踢,仪表的指针还是一动不动。

而当时,那台大型的加速器的设备条件还是很落后的,常常不是这里漏气,就是那里电线短路,令实验工作经常无法顺利的进行。

有一次,又出现了漏气情况,杨振宁仔仔细细地把十多米的管子从这头找到那头,找了几个来回也没有找到漏洞,急得满头大汗。

“杨,你过来,看我的!”一个叫阿诺的同学走过来,只用了两分钟就解决了问题,令杨振宁惊愕不已。

实验室的同学与杨振宁相处得很好,因为杨振宁虽然在动手能力方面不如他们,但在理论方面却比他们强,经常在这方面帮助他们。那个只用了两分钟就找到了漏洞的阿诺,在理论方面就常常得到杨振宁的指点。

这一段实验经历对杨振宁产生了重要的影响,经过20个月的磕碰,杨振宁掌握了试验工作的要素,了解到实验工作者关心的问题,以及遇到困难时要如何去解决。

这些都对他在后来的理论物理方面的发展起到了重要的作用。

后来,杨振宁在《读书教学四十年》一文中所描述的:

在他的实验室的18至20个月的经验,对于我后来的工作有很好的影响。因为通过了这经验,我领略了做实验的人在做些什么事情,他们考虑一些什么事情。

换言之,我领略了他们的价值观。另外对我有重要作用的是,我发现我的动手能力是不行的。那时我们的实验室有个笑话,说“凡是有爆炸的地方一定有杨振宁”。