李政道一、生平簡介李政道(Tsung-Dal Lee 1926~)理論物理學(xué)家。
1926年11月25日生于上海。1943~1944年在浙江大學(xué)(當(dāng)時一年級在貴州永興)物理學(xué)系學(xué)習(xí);得到老師束星北的啟迪,而開始了他的學(xué)術(shù)生涯。1944年因翻車受傷停學(xué)。1945年轉(zhuǎn)學(xué)到昆明西南聯(lián)合大學(xué)物理學(xué)系。1946年受他的老師吳大猷的推薦,得國家獎學(xué)金,去美國深造,入芝加哥大學(xué)研究院,1948年春天,李政道通過了研究生資格考試,開始在費(fèi)米的指導(dǎo)下作博士論文研究。1949年底,在費(fèi)米的指導(dǎo)下,李政道完成了關(guān)于白矮星的博士論文,獲得博士學(xué)位。以后在該校天文學(xué)系半年和加利福尼亞大學(xué)(伯克萊)物理系一年任講師并從事研究工作。1950年,李政道和來自上海的大學(xué)生秦惠君結(jié)婚。他們有兩個孩子,長子李中清,現(xiàn)任加州理工學(xué)院歷史教授;次子李中漢,現(xiàn)任密歇根大學(xué)化學(xué)系助理教授。1951年到普林斯頓高級研究院工作。1953年任哥倫比亞大學(xué)物理學(xué)助理教授,1955年任副教授,1956年任教授,1957年獲諾貝爾物理學(xué)獎,1960~1963年任普林斯頓高級研究院教授兼哥倫比亞大學(xué)教授。1963年任哥倫比亞大學(xué)物理學(xué)講座教授,1964年任該大學(xué)費(fèi)米物理學(xué)講座教授,1983年任該大學(xué)全校講座教授。他還是美國科學(xué)院院士。
二、科學(xué)成就1.與楊振寧合作提出弱相互作用中宇稱不守恒李政道對近代物理學(xué)的杰出貢獻(xiàn)是:1956年和楊振寧合作,深入研究了當(dāng)時令人困惑的θ-τ之謎——即后來所謂的K介子有兩種不同的衰變方式,一種衰變成偶宇稱態(tài),一種衰變成奇宇稱態(tài)。如果弱衰變過程中宇稱守恒,那么它們必定是兩種宇稱狀態(tài)不同的K介子。但是從質(zhì)量和壽命來看,它們又應(yīng)該是同一種介子。李政道和楊振寧通過分析認(rèn)識到很可能在弱相互作用中宇稱不守恒。他們仔細(xì)檢查了過去的所有實驗,確認(rèn)這些實驗并未證明弱相互作用中宇稱守恒。在此基礎(chǔ)上他們進(jìn)一步提出了幾種檢驗弱相互作用中宇稱是不是守恒的實驗途徑。次年,這一理論預(yù)見得到吳健雄小組的實驗證實。因此,李政道與楊振寧的工作迅速得到了學(xué)術(shù)界的公認(rèn),并獲得了1957年諾貝爾物理學(xué)獎。一項科學(xué)工作在發(fā)表的第二年就獲得諾貝爾獎,這還是第一次。李政道又是到那時為止歷史上第二個最年輕的諾貝爾獎獲得者。2.李政道在其它方面的重工作還有1949年與M.羅森布拉斯和楊振寧合作提出普適費(fèi)米弱作用和中間玻色子的存在。1951年提出水力學(xué)中二維空間沒有湍流。1952年與D.派尼斯合作研究固體物理中極化子的構(gòu)造。同年與楊振寧合作,提出統(tǒng)計物理中關(guān)于相變的楊振寧-李政道定理(包含兩個定理)和李-楊單圓定理。1954年發(fā)表了量子場論中的著名的“李模型”理論。1957年與R.奧赫梅和楊振寧合作提出CP不守恒和時間不反演的可能性。同年與楊振寧合作,提出二分量中微子理論。1959年與楊振寧合作,研究了硬球玻色氣體的分子運(yùn)動論,對研究氦Ⅱ的超流動性作出了貢獻(xiàn)。同年又合作分析高能中微子的作用,定出此后20多年這方面大量的實驗和理論工作的方向。1962年與楊振寧合作,研究了帶電矢量介子電磁相互作用的不可重正化性。1964年與M.瑙恩伯合作,研究了無(靜止)質(zhì)量的粒子所參與的過程中,紅外發(fā)散可以全部抵消問題。這項工作又稱李-瑙恩伯定理,或與木下的工作合在一起,稱KLN定理。60年代后期提出了場代數(shù)理論。70年代初期研究了CP自發(fā)破缺的問題。又發(fā)現(xiàn)和研究了非拓?fù)湫怨铝⒆樱⒔⒘藦?qiáng)子結(jié)構(gòu)的孤立子袋模型理論,還就色禁閉現(xiàn)象提出了真空的“色介常數(shù)”的概念。70年代后期和80年代初,繼續(xù)在路徑積分問題、格點(diǎn)規(guī)范問題和時間為動力學(xué)變量等方面開展工作;后來又建立了離散力學(xué)的基礎(chǔ)。3.李政道關(guān)心中國物理學(xué)的發(fā)展,自1972年起多次回國訪問講學(xué);并協(xié)助中國科學(xué)院高能物理研究所建造正負(fù)電子對撞機(jī)和同步輻射設(shè)備,使基礎(chǔ)和應(yīng)用科學(xué)能結(jié)合。1980年以來,他發(fā)起組織美國幾十所主要大學(xué)在中國聯(lián)合招收物理學(xué)研究生,為培養(yǎng)中國青年物理學(xué)家作出了不少貢獻(xiàn)。李政道受聘為暨南大學(xué)、中國科技大學(xué)、復(fù)旦大學(xué)、清華大學(xué)等學(xué)校的名譽(yù)教授,中國科學(xué)院高能物理研究所學(xué)術(shù)委員會委員。4.李政道已發(fā)表約200多篇科學(xué)論文和報告,出版過專著《場論與粒子物理學(xué)》(上冊,1980;下冊,1982)和Particle Physics and Introduction to Field Theory(1980)三、趣聞軼事1.沒有中學(xué)和大學(xué)畢業(yè)文憑的物理學(xué)家李政道的少年時代是在動亂中度過的,他甚至沒有得到過正式的中學(xué)和大學(xué)畢業(yè)文憑。特別是在日寇侵華以后,他經(jīng)歷了一段非常艱苦的時期。日軍侵略軍進(jìn)入上海租界后,李政道不愿受日寇統(tǒng)治,于1941年12月離家,由上海取道杭州、富陽,穿過封鎖線去大后方求學(xué)。在福建、江西旅途中,他得了惡性瘧疾,又無路費(fèi),過的是流浪生活,直至1943年到達(dá)貴陽后才治愈瘧疾。1943年秋,李政道在貴陽以同等學(xué)歷考上浙江大學(xué),后經(jīng)湄潭去永興上一年級。1944年夏,他因車禍嚴(yán)重?fù)p傷脊背神經(jīng),臥床半年。不久,日寇侵入貴州省,他又經(jīng)重慶轉(zhuǎn)入昆明西南聯(lián)合大學(xué)求學(xué)。當(dāng)時的浙江大學(xué)和西南聯(lián)合大學(xué)集中了許多著名的教授,由于李政道學(xué)業(yè)成績突出,受到西南聯(lián)合大學(xué)的吳大猷、浙江大學(xué)的束星北、王淦昌等的器重,尤其是吳大猷,對他的培養(yǎng)最為著力,這對李政道后來的成就有很大的影響。當(dāng)時西南聯(lián)合大學(xué)的條件非常差,十五六個學(xué)生住一間草屋,又悶又熱,蚊蠅、臭蟲很多,但這些都未能減弱同學(xué)們的求知熱情。多年以后,李政道已成為舉世聞名的物理學(xué)家,回憶往事,他感慨地說:“那時候,我們從來沒有因為儀器不好,設(shè)備不好,而有比別人差的想法。楊振寧、朱光亞、唐敖慶和我,都是那個時候培養(yǎng)出來的?!?945年,當(dāng)美國第一顆原子彈試驗成功后,中國政府也想造原子彈。 召見化學(xué)家曾昭掄,詢問如何才能造出原子彈。曾昭掄說,首先是培養(yǎng)人才,建議在數(shù)學(xué)、物理和化學(xué)三科各選兩個成績優(yōu)秀的年輕人去美國留學(xué)。華羅庚推薦了孫本旺和徐賢修去學(xué)數(shù)學(xué);吳大猷推薦了李政道和朱光亞去學(xué)物理;曾昭掄推薦了唐敖慶和王瑞酰去學(xué)化學(xué)。這樣,李政道在1946年9月到了美國。當(dāng)時,他還不到20歲,剛念完大學(xué)二年級。由于李政道沒有大學(xué)文憑,在美國進(jìn)研究院很難。芝加哥大學(xué)是個例外,只要念熟了哈金斯(Hutchins)校長指定了的西方著名經(jīng)典著作的人,沒有學(xué)位也可以進(jìn)研究院。李政道告訴招生處負(fù)責(zé)人,他念過等價于這些經(jīng)典著作的東方作品,如孔子、孟子、老子等,招生處未經(jīng)證實就接收了他。2.李政道和楊振寧獲諾貝爾獎時都是中國國籍因弱相互作用中宇稱不守恒的發(fā)現(xiàn),李政道和楊振寧被授予1957年諾貝爾物理獎。消息傳來時,李政道正在普林斯頓。他非常興奮,同時想到了他的老師吳大猷先生。他立即給吳先生寫了一封信,感謝吳先生對他的培養(yǎng)以及在1946年給予他獎學(xué)金。在諾貝爾獎授獎儀式上,每位獲獎?wù)叨贾铝舜鹪~。李政道致答詞時用中文開頭,然后用英文。他說:“一個科學(xué)上的成就是許多在同一或相關(guān)領(lǐng)域中的研究者積累的結(jié)果。沒有過去的經(jīng)驗,沒有現(xiàn)在的激勵,就不會產(chǎn)生我們今天的觀念和知識;沒有將來的實驗,我們今天的觀念和知識也不能進(jìn)化。雖然這許多因素構(gòu)成了任何進(jìn)步的整體,人們往往只記得最后光輝的收獲而忘記了其中辛勤的耕作。在今天的隆重儀式上,我格外感受到,有許多偉大的物理學(xué)家,他們?yōu)槿祟悓ψ匀唤绲牧私庾龀鲞^很大的貢獻(xiàn),但還沒有像我今天這樣被授予如此的榮譽(yù)。”在每位獲獎?wù)咧略~后,李政道又代表所有的獲獎?wù)咧略~。他說:“我們有限的人類智慧去認(rèn)識無限的宇宙奧秘,是一個永不終止的過程。他講述了一段《西游記》中孫悟空在如來佛手掌中翻跟斗的故事。孫悟空翻了一串跟斗,以為已經(jīng)到了宇宙的盡頭,實際上還在如來佛的手掌中。他說:在探索知識的過程中,我們可能取得很快的進(jìn)步,但是我們必須記住,即使到了如來佛手指的底部,我們離絕對真理還很遠(yuǎn)很遠(yuǎn)。”獲獎時,李政道和楊振寧都是中國國籍。至今為止,諾貝爾獎的正式記錄書上,他們兩人仍是僅有的中國籍獲獎?wù)摺?.弱相互作用宇稱不守恒發(fā)現(xiàn)的意義:1957年1月15日下午,哥倫比亞大學(xué)物理系舉行新聞發(fā)布會。被稱為美國實驗物理之父的I.I.拉比(Rabi)教授向公眾宣布,物理學(xué)中的一個被稱為宇稱守恒的基本定律被推翻了。第二天,紐約時報在頭版以“物理學(xué)中的基本概念在實驗中被推翻”為題報道了這一消息。這個事件在全世界傳播之快、影響之廣,可以從劍橋大學(xué)的O.R.費(fèi)里希(Frisch)教授在一次演講時所說的話中看出來:“‘宇稱不守恒’這樣一個不準(zhǔn)確的用語,在全世界傳播,就像新的圣經(jīng)一樣?!比跸嗷プ饔糜罘Q不守恒的發(fā)現(xiàn)具有極為深刻的意義和廣泛的影響。李政道和楊振寧的貢獻(xiàn)在于,當(dāng)幾乎所有的理論物理學(xué)家相信空間反演(宇稱)不變性已被實驗確定地證實,幾乎沒有實驗物理學(xué)家試圖設(shè)計實驗來向宇稱守恒挑戰(zhàn)時,他們指出,在一大類的物理過程(β衰變,π衰變,μ衰變)中,宇稱守恒從來沒有被檢驗過。他們討論了可以進(jìn)行這種檢驗的一系列實驗條件。這樣,他們的注意力不是放在一個孤立的謎上,而是集中在弱相互作用的整體上。正是李政道、楊振寧和吳健雄的突破性工作,徹底解放了人類對于物理世界最基本結(jié)構(gòu)的思想。今天,物理學(xué)界公認(rèn)對稱破缺是自然界相當(dāng)普遍的規(guī)律,而在50年代中期以前,這是不可想象的。