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发表于 2014-6-30 10:31
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9 p+ w; P- w! L' d( C- C李政道和杨振宁的旷世之争 精选 ' N) u# C9 Z% M- `0 F o1 u$ i
已有 291 次阅读 2014-6-2 06:11 |系统分类:人物纪事
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众所周知，李政道和杨振宁因为弱相互作用中宇称不守恒的研究而共享1957年的诺贝尔物理学奖, 成为最早获得诺贝尔奖的中国人。他们为全世界的炎黄子孙赢得了荣誉，是中华民族的骄傲。但后来因为排名次序的问题，他们反目成仇、分道扬镳，全世界的华人无不感到惋惜。至于他们决裂的原因，要从他们合作的诺贝尔奖论文《弱相互作用中的宇称守恒质疑》说起。
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! F7 S- {; g. l从二十世纪50年代起，高能领域的理论和实验物理学家被θ – τ之谜所困惑。θ和τ是从宇宙射线中观测到的介子。它们具有相同的质量和寿命，但它们具有不同的衰变方式：通过弱相互作用，θ衰变为两个π 介子，τ衰变为三个π 介子。因为偶数个π 介子的总宇称是正的，奇数个π 介子的总宇称是负的，所以θ 的宇称是正的，τ 的宇称是负的。当时困惑人们的问题是这两个介子到底是不是同一个粒子。如果它们是同一个粒子，为什么有不同的衰变方式呢？如果它们是不同的粒子，为什么具有相同的质量和寿命呢？在宇称守恒的框架下，是找不到答案的。那么人们要问：“既然宇称守恒解释不了，那宇称就是不守恒的，不是一目了然吗？”是的，对于θ –τ之谜，宇称不守恒就可以解释，但这只是一个孤立的事件。当时人们的普遍观点是宇称守恒是不容置疑的自然规律，而且已经被实验验证。例如著名的理论物理学家泡利，他曾经提出“中微子”假说，拯救了微观世界的能量守恒定律，他这一次更是态度坚决，要誓死捍卫宇称守恒定律。所以很难想象在其它的事件中宇称都是守恒的，偏偏对于θ – τ, 宇称就不守恒了呢？对于最终质疑弱相互作用中宇称守恒，关键有三个步骤： 1）从θ –τ 这个孤立事件中走出来，意识到宇称不守恒在其它事件中同样存在（这一步非常重要！） 2）膺标量（σ×P σ是核自旋，P是电子动量）的发现，用于检验实验数据是否有宇称不守恒的证据 3）将宇称不守恒推广到整个弱相互作用领域，包括β衰变领域。“李”“ 杨”之争实际上就是围绕这三个步骤展开的。这本来是一桩世纪悬案，公说公有理，婆说婆有理，当时也没有人用摄像头录下来，只要两个当事人互不相让，旁人似乎是无法判定的。按照杨振宁的说法，这三个步骤都是他提出来的，李政道只不过就像是一个研究生，给做做计算而已。但他的说得很笼统，没有提出具体的直接证据证明他的说法。按照李政道的说法，前2个步骤是李政道提出来的，第3步是杨振宁提出来的。李政道说的比较具体，指出了一些发表的论文作为证据。开始的时候，李政道在宇称守恒的框架下提出了一些方案来解释θ – τ之谜，但一一被实验否定。这个时候他突然意识到不能死守宇称守恒的框框，必须离开θ – τ，把对宇称守恒的质疑扩展到其它的奇异粒子，如不稳定重粒子的的弱作用衰变，这时他达到了第1步。李政道在哥伦比亚大学的同事斯坦博格（J. Steinberger）在做不稳定的重粒子的产生和衰变实验，但他是测量重粒子的自旋，与宇称守恒没有关系。1956年的4月8-9号，他来向李政道讨教问题，在讨论中，李政道产生了灵感，提出了膺标量。这时他到了第2步。李政道建议斯坦博格用膺标量来分析实验数据看看在不稳定重粒子的衰变中是否有宇称不守恒的证据。斯坦博格采纳了李政道的建议，对当时的一些重粒子的新的实验数据分析，已经显示出宇称不守恒的迹象（论文发表在1956年9月的《物理评论》上），但当时的实验数据数量不足，还不能得出宇称不守恒的结论。李政道自己也写了一篇关于奇异粒子的理论文章《奇异粒子弱相互作用宇称守恒质疑》准备先发表，再研究弱相互作用的其它领域，如β衰变领域。大约在1956年的5月初的一天，杨振宁来哥伦比亚大学访问李政道，李政道对他讲了和斯坦博格的合作以及奇异粒子的文章，这时候杨振宁提出了第3步，他劝李政道不要急于发表奇异粒子的文章，马上开始研究β衰变，一下子把整个弱相互作用领域占领。李政道采纳了杨振宁的建议，两人开始宇称研究的合作。当时β衰变的研究已经有五十多年的历史，积累了大量的实验数据。吴健雄和李政道都在哥伦比亚大学任教，吴健雄是实验物理学家，也是β衰变领域的权威。李政道从她那里借来了β衰变领域的巨著——齐格班写的《β射线和γ射线谱学》一书，和杨振宁分头用膺标量进行计算，他们惊奇地发现，所有已经有的实验没有任何数据可以用来验证宇称守恒的，也就是说宇称守恒 在β衰变领域从来没有被检验过。于是他们在1956年10月发表了《弱相互作用中宇称守恒质疑》的论文。经过吴健雄的实验验证，李政道和杨振宁获得了1957的诺贝尔物理学奖。% k; E( a( A& }9 J" }$ l: \
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关于膺标量，杨振宁说是他首先提出来的，并非是李政道提出来的。但他没有列举出任何正面的证据。只是说膺标量是在1956年的5月中旬在分析β衰变数据时提出的，并非李政道所说的4月间提出来的。他引用李政道在1971年写的《弱相互作用的历史》中的一段话作为“铁证”，这段话是这样的：“……我从吴健雄那里借到一本齐格班编的有关β衰变的权威著作……在我们把齐格班的书通读一遍之后，重新用新的相互作用推导了所有的那些老的公式，我们就十分清楚了，在那个时候，甚至连一个能证明在β衰变中宇称是守恒的实验证据都没有。这说明我们是多么愚蠢！……在一个相当短的时间里，我们就明白了，缺少证据的原因在于这样一个简单的事实，就是没有人做过任何努力去从看来好像左右对称的安排中专门挑出赝标量进行研究。”很显然这段话里讲到的是说β衰变数据没有用赝标量计算过，并没有说赝标量以前没有人提出过。所以杨振宁的说法显得很苍白无力。另外，杨振宁还指出他曾经提携、帮助过李政道，他的数学能力比李政道强，他提出过Yang-Mills规范场方程等等。这些事情是存在的，但公正地讲，它们不能作为在弱相互作用中宇称不守恒研究中杨振宁比李政道更重要的证据。
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/ i+ i Q; S! W' m历史是没有假设的，但无妨我们假设一下。一个饶有兴趣的（或者无聊的）问题是要是当初李政道和杨振宁没有合作，那么结果会怎么样呢？如果按照杨振宁的说法，杨振宁会得到诺贝尔奖，但李政道与之无缘。如果按照李政道的说法，杨振宁与诺贝尔奖无缘，李政道得奖的概率锐减到66.6%。为什么是66.6%呢？ 当时有如下几种可能性：1) 李政道完成了奇异粒子的论文后，他继续扩展到整个弱相互作用领域，于是他得到诺贝尔奖。 2）李政道完成了奇异粒子的论文后，被另外一个人（不是杨振宁）抢先扩展到整个弱相互作用领域，另外一个人得奖，李政道无缘。 3）诺贝尔评审委员会比较公正， 让李政道和另外一个人共享诺贝尔奖。基于以上的分析，李政道和杨振宁的合作是富有成效的，它一下子使两个中国人都得了奖。就像是奥运会110米跨栏决赛，中国人刘翔和李翔同时冲刺到终点，一下子拿到两块奥运会金牌，中国人能不欢呼雀跃吗！在诺贝尔奖金评审的历史上，有很多冤案，吴健雄就是一例。她以一个高难度的实验证实了李政道和杨振宁对宇称守恒在弱相互作用中的质疑， 按照惯例，她应该得到诺贝尔奖。但是因为种种原因，她没有得奖。在诺贝尔奖的历史上有很多幸运儿，也有很多倒霉蛋。所谓幸运儿就是他们的工作并不是只有他们才能做得出来，他们如果没有做或者稍有迟缓， 马上就有人会做出来（这样说比较无聊）或者误打误撞，瞎猫碰到死耗子的。倒霉蛋就是本来可以得奖，但因为种种原因，与诺贝尔奖擦肩而过，如吴健雄、赵忠尧和王淦昌。李政道和杨振宁无疑是诺贝尔奖的幸运儿，当时弱相互作用中的宇称不守恒就像是一个正在后台化妆的演员，随时呼之即出。在第六届罗切斯特会议上，费曼指出要考虑宇称不守恒的可能。前苏联物理学家、朗道的学生沙皮罗实际上早于“李”“杨”几个月，已经在实验中观察到了弱相互作用中的宇称不守恒，并写成了论文准备发表，但被朗道否决了， 成为诺贝尔奖的倒霉蛋。6 |: K; e0 f* s. s. m6 g5 W4 Q
7 ^! _3 {* a3 S; M“李”“杨”之争最早源于诺贝尔授奖仪式的出场次序。在论文《弱相互作用中宇称守恒质疑》中，李政道是第一作者，按照授奖仪式的惯例，李政道先于杨振宁受奖。但在授奖仪式之前，杨振宁提出因为他年长，希望李政道让给他先出场。李政道开始不同意，杨振宁又去找李政道的夫人秦惠君求情，秦惠君说这样争来争去怕被外国人看不起，太丢人了，就劝李政道把第一出场权让给了杨振宁。而且在晚宴上杨振宁夫人杜致礼挽着瑞典国王的手臂第一个出现，杨振宁挽着瑞典王后的手臂紧跟其后。接着是秦惠君挽着瑞典首相的手臂，而李政道则是挽着国王的孙女最后出现。在授奖仪式的电影记录片里，几乎看不到李政道和秦惠君。& _% n' V/ w% y" ^
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“李”“杨”之争的升级是在1962年5月12日美国《纽约客》杂志发表的伯恩斯坦的文章《宇称问题侧记》。文章以赞美之词介绍了李政道和杨振宁发现弱相互作用中宇称不守恒的过程，他在叙述过程中并没有偏重任何一方，只是说他们忽然有了一个想法，做出了震惊世界的发现。按照论文的排名次序，伯恩斯坦的文章中李政道的名字的出现在杨振宁之前。李政道看过伯恩斯坦文章的校样，并没有提出多少修改意见，但杨振宁看到后，感到很不公平，坚持要把自己的名字写在前面，如果李政道的名字在前面的地方，要注上是按姓氏字母排名的。李政道觉得这样很无聊，就提出终止他们的合作，于是两位天才的物理学家就彻底决裂了。
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9 S$ q0 a$ g6 x1 {3 M姑且不论在弱相互作用宇称不守恒的研究中谁更重要，谁起主导作用。就“李”“杨”之争这个事件来说，谁是始作俑者，却是一目了然的。在诺贝尔奖的论文里，李政道是第一作者，很自然地无论是诺贝尔授奖仪式的出场次序，还是媒体采访的专题文章，李政道都出现会在杨振宁的前面。杨振宁对此深感不满，挑起了争端，引出了谁拥有弱相互作用中宇称不守恒发现权的旷世之争。按照科学论文的惯例，如果合作者是按姓氏字母排名，就被认为合作者的贡献是平等的，无论授奖仪式还是采访文章，即使李政道在前面，所有人都认为那只不过是按姓氏字母的排序。但如果论文不是按照姓氏字母排序，一般认为第一作者更为重要。其实在诺贝尔授奖仪式这样历史性的重要时刻，李政道把优先出场权让给了杨振宁，他也应该满意了。杨振宁要是想一想奥本海默，心情就应该会平静。奥本海默没有得过诺贝尔奖，但却领导和管理无数诺贝尔奖得主，被尊称为“原子弹之父”。没有海纳百川的胸怀和气度是很难做到的。奥本海默在听说“李”“杨”不和后说：“他们一个应该离开物理，另一个应该进疯人院”。+ |
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狗仔卡
发表于 2014-6-29 09:49
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发表于 2014-6-29 20:10
