杨振宁国科大演讲互动:我懂高能物理,你不要走这方向

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编者注:

2019年4月29日,杨振宁先生应明德系列讲座和人文学院王强教授的邀请,来到中国科学院雁栖湖校区。他是“明德演讲厅”的嘉宾,李树深校长主持了演讲。

杨先生与中国科学院近2000名研究生分享了他自己的研究和研究经验(图1),并明确重申,几年前反对中国反对大型对手的观点,“我完全没有看法。“杨振宁先生将编辑出版期刊特别报道与受众交流。

讨论时间:2019年4月29日

地点:中国科学院雁栖湖校区礼堂:张艳

选择有前途的研究领域

中国科学院研究生的学习和研究经历

杨振宁

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杨振宁谈到自己的学习和研究经历杨天鹏

我去过数百个大学讲座。今天,这个演讲厅绝对是我见过的最大,最优雅的演讲厅。你是一所新大学,我认为这清楚地表明了中国现在的发展速度。

我今天谈论的话题是“我的学习和研究经历”。

我1922年出生在安徽合肥。因为我的父亲是清华大学的教授,所以我7岁开始住在清华公园。然后我在小学和高中四年后去了北京四年。

中学靠近宣武门,然后是崇德中学(现北京31中学)。当时,大约在1930年,我认为北京几乎有一半的中学是教会中学,而崇德就是其中之一。

这是一所非常小的学校,只有大约300名学生,其中三分之一生活。我是其中一名学生。学校很小,没有真正的图书馆,只有一个图书馆,我经常去图书馆浏览。

我认为我对物理学的第一感兴趣是阅读本书《神秘的宇宙》(神秘的宇宙)。兴趣发生是因为该书讲述了20世纪初物理学的重大变革,包括量子科学和相对论。

后来,1937年战争开始时,我们一家人经过合肥,于1938年抵达昆明。自清华大学,南开大学和北京大学成立以来,西南联合大学成立,1938年开始招生。那一年,我完成了高中?迥昙叮⑶以谝荒昴谌匀换竦昧烁咧斜弦抵な椤?

但是,由于中学生流离失所,教育部在重庆有订单。高中毕业的学生也可以参加考试。他们被称为同等资格。我被这个资格考入了西南联合大学(图2)。

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大学入学考试门票

因为我的中学去年没读过,所以我没看过高中物理。然而,入学考试需要高中物理,所以我在家里借了一本高中物理书一个月。

我印象深刻,给了我深刻的教训。高中物理中的恒速圆周运动具有加速度,其方向是向心的。我认为这是错误的。在纠缠了一两天之后,我意识到这个速度不仅仅是一个大小,它也是一个向量,这个向量是转向的。

这是我一生中学到的非常重要的一课,我会永远记住它。也就是说,每个人都有很多本能,许多直觉需要纠正。

换句话说,如果你可以随时接受修正直觉,继续前进。

载体的重要性是他们在这两天发现的。直觉和书籍知识冲突是最好的学习机会,必须抓住。

我在西南联合大学待了四年。老师对教学的态度和同学的态度非常好。每个人都认为在如此困难的情况下学习和研究是非常困难的。因此,他们都珍惜自己的机会,学得很好。

经过四年的阅读,我去了西南联合大学学院,两年后获得了硕士学位。那时,物理系有六七个学生。我住在黄坤和张守连的房间里。我很熟悉。

黄坤后来对中国的半导体研究起了决定性的影响。在20世纪50年代,当半导体研究刚刚开始时,他发表了一系列演讲并带来了许多学生。今天,中国半导体产业和半导体研究的主要人物是他的弟子。

张寿连后来去了美国改变他的马达。他多年来一直是电气工程教授。黄坤和张寿连现在都走了。我们三个人在1992年合影留念(图3)。当时,周培源教授是北京大学校长,90岁。在北京举行了庆祝会。张寿连和我也来自美国。我们三个人之所以想要那一天的原因。拍摄这张特别的照片是因为我们三个人整天都在西南联合大学争吵,而且声音非常大,所以每个人都叫我们三个火枪手。

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从左至黄坤,张守连,杨振宁(1992年6月1日在北京大学为周培源先生举办的生日派对上拍摄)

这种辩论对我们理解物理非常重要。

后来,我这样写了。我们无休止地讨论物理学中的各种主题。我记得我们争论的主题之一是关于量子力学中测量的确切含义。这是哥本哈根学派的一项重大而微妙的贡献。

今天,每个人在网上看到的量子通信和量子纠缠都与哥本哈根学说密切相关。

从茶的辩论开始,我晚上回到昆华中学,关灯,上床睡觉,辩论仍然没有停止。

那天晚上我不记得争议的确切细节,我不记得是谁强调了这一点,但我清楚地记得我们三个人终于从床上起来,点燃蜡烛,看着海森堡。 )《量子理论的物理原理》调解我们的辩论。

我们的辩论是无止境的事实上,不仅是物理学,而且世界上的一切都在我们的讨论中。我认为这种辩论对每个年轻人都有很大的好处。它可以增加知识,增加视野,增加对其他人思维方法的理解。

西南联合大学有两位老师对我有长期影响。

第一个是吴大钊先生,因为当我四年级毕业时,我需要写一个学士论文。我不知道中国的大学是否还有这个系统。实际上,它等同于撰写报告。告诉我们一些小领域的新发现。你不需要拥有自己的工作和自己的成就。

然后我去了吴先生。吴先生让我读一篇关于如何用群论来解释物理现象,特别是分子物理学的文章,因为分子物理学是吴先生的领域。

群论讨论对称性。我们知道有左右对称,圆对称等,对称的概念在数学语言中称为群论。利用群论的数学语言来理解对称性在物理学中的应用,这是20世纪最重要的物理精神之一,当时物理学应用对称性的现象才刚刚开始。所以吴先生向我介绍了这方面是我生命中最大的财富。

完成学士论文后,我获得了学士学位,并去了清华大学研究院。我在该学院的导师是王竹溪先生。王先生的领域是统计力学,统计力学也有一场新的革命。所以王先生把我带到了这个领域。

梳理之后,我发现未来我工作的2/3是对称理论,这是吴先生带我的方向; 1/3的统计力学,王先生带我走了。

我总是说我很幸运,因为如果一个年轻的研究生可以去一个领域并且该领域是在接下来的五年,十年或二十年开发的,那么你可以跟随这个领域的发展。这是最贵的事情。

这么多年我见过数千名研究生,其中很多都很优秀,但十年后他们获得了博士学位,有些人非常成功,有些人非常不成功,不是因为这些人都是如此坏。获得博士学位的人通常都不差;他们不是因为有些人努力工作,有些人不努力工作。

主要原因是某人正朝着正确的方向前进。如果你朝着强势结束的方向前进,那就没有办法,也不容易摆脱它。改变方向并不容易。如果你继续这样做,它将成为最不幸的一个。人。我希望这里的每个研究生都能理解这些词的含义。

1945年抗日战争胜利后,我拿了美国公共费用,前往芝加哥大学做研究生学习并获得博士学位。

在芝加哥大学,两位物理学教授对我影响最大。一个是Edward Teller。那时,他还不到40岁。他是一位才华横溢的天才。他已经很有名了,但后来他变得更有名了(图4)。

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特勒(右)和杨振宁(1982)

在20世纪50年代,每个人都知道在原子弹完成后,原子弹将被用来引爆氢弹。

这个技巧多年来一直没有解决。解决这个问题的主要研究人员之一是特勒,因此他是国际上氢弹之父。他不喜欢这个名字,但我认为他不能逃避这个名字。

众所周知,中国制造氢弹的时间有点晚。中国的原子弹是在1964年创建的。有一件事让我感到非常自豪的是,从原子弹到引爆氢弹只用了两年零八个月。

这是世界纪录。由于法国在中国之前制造了原子弹,氢弹无法完成,中国有点晚了,但它在1967年爆炸。法国科学家非常不满。

中国首先成功的原因是什么?这是因为中国有非常聪明的年轻人和非常努力工作的年轻人。这里是氢弹的主要贡献者,关键的想法是最近去世的物理学家余敏。

另一个对我产生更大影响的人是芝加哥大学的Enrico Fermi教授,他是20世纪最重要的物理学家之一。他领导了两三个物理学家,第一个制造反应堆,制造地点在芝加哥大学,所以芝加哥大学现在有一个小雕像,上面有雕塑,以纪念人类第一次使用核能产生电力。

我在芝加哥大学学习的物理对我来说非常重要。我在西南大学的物理学也非常重要,但两种物理方法之间存在差异。

在大会召开时,我研究的物理方法是演绎方法(理论现象)。当我去芝加哥大学时,我发现这些并不是一整天都在思考的重要教授。他们认为这是相反的,即归纳法(现象理论)。从现象开始,总结了理论。这种现象我不明白吗?如果你清楚地思考它,这与以前的一些理论是一致的,所以它是从现象到理论,从而理解这一现象,它又向前迈进了一步。

如果您发现它与前一个不同,那就更好了,因为它代表了修改先前理论的机会。归纳法关注新现象,新方法,而不是书籍。因此,这种从现象到理论的研究方法实际上更有可能产生重要的结果。

我个人觉得我非常擅长在联合国大会上扣除法律。后来,在此基础上,我吸收了归纳法的精神。结合这两者是另一个巨大的财富。

从1946年1月到1947年,这是我感受到的最困难的一年。因为我在昆明学到了很多理论物理,我也读得很好,但基本上没有做过任何真正的实验,而且我知道物理学的基础是在最后的实验中。

当我到达芝加哥大学时,我下定决心为实验写一篇博士论文,所以当我到达那里时我就进入了实验。

那时,Allison教授正在研究一种很重要的加速器。他有六七个研究生,我就是其中之一。我已经做了20个月。但是我不会做实验,笨拙,所以实验室的学生们嘲笑我:“哪里有砰,哪有阳!”后来我才知道我不是在做实验物理的材料,我不会这样做!

在理论方面,我去的时候去了特勒。他给了我一些问题,但这不符合我的胃口。他喜欢的主题和研究方法,以及他关注的事情都与我不同。在与他讨论主题后,他认为结果非常好。我想写出来,但我不能写出来。

因为中间需要做一些近似计算,并且近似计算无法控制其准确性,所以我不能写这篇论文。然后他说没关系。我觉得我是一个非常聪明的研究生。我会做另一个话题。结果就是这种现象。

几个月后,他和我知道我们不是一类理论物理学家。虽然他与我的关系非常好,但我不认为我能从他那里得到问题,我自己开始发现问题。

我可以告诉你,研究生对找到一个话题感到沮丧是非常普遍的。如果任何研究生现在变得非常困难,不要认为这是他唯一的现象!

原因是因为当我是一名本科生时,我学到了我已经拥有的东西,研究生必须找到自己的问题,找到自己的方法,并阅读本科课程。在这个领域实现平稳的步伐并不容易。

如果你没有成功,你就不会幸福,但不要沮丧。这是我自己的经历。

幸运的是,在我参加联合国大会期间,我读了很多东西。其他人已经做了几个问题,但还没有完全解决。我会把他们带出研究。

在这一年中,共研究了四个问题。

第一个是Hans Bethe在1930年对自旋波的数学工作。自旋波与固体的结构密切相关。当时,有几个非常年轻和重要的理论物理学家有一个理论。当我在中国的时候,我知道这非常重要,所以在芝加哥大学,我把他们的文章都当作了。

第二篇是L.Onsager在1944年发表的一篇文章.Onsag做了统计力学,他在1944年解决了一个非常困难的数学问题。我还记得当这篇文章被打印出来时,我是王先生的研究生。竹溪。王先生已经研究过这个问题而未能成功。我突然看到Onsag成功了,他告诉我。王先生是一个正常的不苟言笑的人,但我可以看到他当天非常兴奋,所以难以解决的问题,我知道里面有一篇文章!所以在1947年,我研究了这篇文章。

第三个主题是W. Pauli关于场论的文章。

第四是特勒的理论。

我研究了这四个主题,每个主题需要几周到一个月或两个月。前三个都不成功!当时,除了第四个主题,芝加哥大学既没有老师也没有同学对这三个主题感兴趣,所以我独自在图书馆学习。

另一个例子是Ang 路?只需按照一步一步的操作,就无法理解。最后,感觉就像一个杂耍的结果,表明它还没有被阅读。

所以那一年非常不开心。

幸运的是,第四件事,特勒有兴趣。他来找我说你不必写实验论文。这个话题做得很好。把它写出来,我接受这个作为你的博士论文。

所以我获得了博士学位。来自芝加哥大学的第四个主题。

然而,由于前三个主题都没有成功,在1947年,我曾在给黄坤的一封信中说过,我很失望(理想的幻灭)。

但我今天要告诉你的是,前三朵花的力量并没有白费,因为它已经蓬勃发展!我想告诉所有人这个经历。

获得博士学位后1948年,我作为助教在芝加哥大学待了一年。 1949年,理论物理学又出现了一种新的发展,称为重整化理论,这是一种全新的理论。芝加哥大学没有人这样做。

在普林斯顿一所着名的高等教育机构(图5),一些重要的,年长的和年轻的研究人员正在研究这些事情,所以我要求以博士后的身份去那里。

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普林斯顿高等研究院

这是一个小机构。既没有本科生也没有研究生,只有十几位教授,数百名博士后和一些访问学者。我在那里呆了17年。

在我旅行的第一个学期,可能是在1949年10月,Luttinger告诉我,Ang Sag的文章被他的学生Bruria Kaufman简化了,因为有机会乘坐穿梭巴士。 Onsag的难以理解的文章是用考夫曼的一种新方法解决的。在那几分钟的工作中,他告诉我新方法的关键部分是几个反对转换矩阵,我对这部分非常熟悉。

所以,当我到达研究所时,我立即放弃了我当时正在进行的实地理论研究,并将新的想法应用于Onsag的问题。因为这确实是关键所在,完成它只花了两三个小时。后来我成为这个领域的重要贡献者。

这对我有什么启示?为什么我能从Ludinger的话中得到如此大的好处?

首先,因为我对昆明的狄拉克矩阵进行了仔细的研究;第二,由于1947年的失败,但对Onsag工作的研究使我有一个普遍的困难。明白,问题出在哪里?因此,当Ludinger出现时,它会自然地将它们组合在一起并且它会成功。

这是解释,首先是感兴趣!我为什么感兴趣?当我还是研究生时,王先生告诉我,Onsag解决了一个非常困难的问题,这简直难以想象!第二个重点是花时间学习。我花了几周时间研究不成功,但没关系。不成功为未来铺平了道路。第三是有机会。当然,这有点运气。那天我的运气与Ludinger相遇。取得了突破。

结论是:做一个科学研究,最重要的三个步骤是兴趣,努力准备和最后的突破。这三个步骤也是我所有研究工作的路线!

有趣的是,王国维在100年前《人间词话》写的王国理论非常有趣。

他说,古代和现代伟大的事业,大学提问者,必须经历三个领域:昨晚,西风枯萎的树木,独自在高楼,看着地平线,这是第一位;腰带逐渐变宽,并没有后悔,因为伊拉克消失了人民,这第二位;人群发现他成千上万的百度,突然回头看,那个人在昏暗的灯光下,这第三名。

每个人对这种领域理论的解释或多或少都是一种统一的解释。

第一个领域是对你想要追求的东西有点痴迷,所以你应该去高层建筑,追求你想要看到的天涯路。这是兴趣。第二个环境是什么意思?也就是说,即使人们变瘦,也不后悔,他们必须继续,他们必须努力做好准备。在第三世界,不经意间,当你回头看时,你会突然发现秘密在哪里,这是机遇所带来的突破。

重要的道路。

观众交流

●中国科学院生态研究中心研究生:您好,杨老师,今天有机会倾听您的体验,我感到非常荣幸和荣幸。无论是你的兴趣持续存在,还是对研究方向的敏锐本能,以及你朋友的精神和态度,你都给了我们很多灵感。

如果你要求国立科学大学的学生鼓励或传达信息,你对我们说了什么?

●杨振宁:我希望所有学生都能掌握这个时代。这是一个很重要的时刻,你必须明白,你已经遇到了千载难逢的工作机会!

我认为如果你努力工作,你就不敢说会有很大的成就。但是,在中国发展的今天,必须取得一定的成就。我希望你记住!

●中国科学院高能物理研究所研究生:您好,杨先生,我是高能研究所的学生。在研究生之后,我将参加CEPC(高能环电子对撞机)。您是高能物理界的资深人士,为粒子物理学做出了巨大贡献。

我们都非常崇拜你。然而,2014年,我们提议在中国建立CEPC。那时候,你反对它。所以在这个机会中,我想再次问你所有的同学。您已经改变了我们现在想要构建CEPC的想法。

●杨振宁:我一点也没改变!我想说这是一件非常重要的事情。我希望你能找到我两年前发表的文章《中国今天不宜建造超大对撞机》。这件事与我们刚才谈到的内容密切相关!

对于一个年轻的研究生来说,最重要的是什么?事实上,并不是您了解技术内容。如果您想在未来五年或十年内进入大发展机会领域,这是您在研究生时最重要的目标。

根据这个目的,不要做大对撞机。它现在处于低迷状态。当我还是一名研究生时,这个领域才刚刚起步。事实上,你也可以说,在过去的几十年里,在物理学中,每个人都认为最重要和最大的发展是这个领域。但这个领域开始于30年前,它已经在路上了!但大多数人都不知道。

我再说一遍,我今天不是在说话,不是两年前,我在1980年发言。那时,有一次国际会议,周光召先生也参加了会议。在会议上讨论了高能物理学在未来十年发展的方向是什么?我在会议上说了一句话“聚会结束了”,宴会已经过去了。

它当时被看到了。在20世纪50年代和60年代,这是一个高潮时期,它非常有名。在20世纪80年代,已经有了重要的想法,以后可以做到,但没有最重要的新想法。特别是对于理论物理学而言,没有重要的新概念,也没有什么可以做的。

不幸的是,许多年轻人没有听到我的话,老师也不理解我,所以今天我会说得更清楚。

有人告诉我,杨振宁的话是完全错误的,因为2013年,科学家在瑞士进行了一项实验,证明了20世纪50年代和60年代的概念是正确的,这当然是一个重要的贡献。

然而,这一重要贡献的理论来源不是30年前,而是在20世纪50年代和60年代,所以我会在20世纪80年代说这个领域可以通过实验来完成,所以它是在2013年制作的,获得了诺贝尔奖。

然而,这个实验当时是由6000人完成的。那时,这篇文章是由数千人签署的。然后,完成此操作后,您需要一台更大的机器,您必须花费至少200亿美元。没有其他国家拥有它。每个人都说中国有钱,所以它来到中国。

线。但是对于中国花费200亿美元,我不能接受这个!我很高兴中国政府没有被愚弄。让我再添一句话,为什么你要搞高能物理?现在有更重要的事情。

●中国科学院高能物理研究所研究生:杨先生,首先,正如您刚才在报告中所说,我们对高能物理学非常感兴趣,所以我们会这样做。高能物理学还有未来吗?我们的努力可能取决于证明没有人能够说出科学的未来。

●杨振宁:我认为你所说的话代表你的态度是好的,值得批准。但是,这个想法并不是全世界科学技术发展的大方向!因此,让我借此机会说,包括任何领域在内的整个技术发展都在不断变化。

19世纪物理学研究的事物,方法和态度与20世纪不同。那么21世纪物理学的发展方向,研究的主题完全不同于20世纪。

因此,必须指出的是,在20世纪已经变得非常红的东西在21世纪仍然很少见。在20世纪下半叶,最红的物理学是高能物理学,因此它永远不会成为21世纪的方向。你为什么不朝着21世纪的发展方向前进?

如果你想问我21世纪发生了什么,我不能说什么,但整体非常清楚!我可以自信地告诉你,我理解高能物理,我认为你不应该朝着这个方向前进。

●中国科学院物理系学生:你好,杨老师,现在物理学的发展越来越细,越来越多,这是一生的生命。但是,可能有许多感兴趣的方向。如何平衡利益和有限的能量?

●杨振宁:我经常认为,当我还是一名研究生时,物理学与今天的物理学非常不同。那时,物理学相对简单。有几个大方向。每个方向一两个课程,可以掌握近似意义。

今天的物理学或所有科学前沿越来越详细,有很多方向。所以你必须要问如何选择,我想是这样的:问问自己,特别是在你年轻的时候,你特别喜欢哪个方向?哪一方做得好?

注意你的能力和兴趣。我在美国教书多年了。美国大学生与中国大学生之间存在两个最大的差异。首先,美国学生训练不够,中国学生受过更好的训练。第二点是中国学生更成熟,更难。

但并不是说中国学生绝对是好人。不好的地方不够灵活,没有勇气。

我的建议是问问自己你真正喜欢什么,以及真正的力量在哪里。一方面,考虑这个想法是否可以朝着更大的方向发展。美国学生比中国学生更善于掌握自己的方向。

●中国科学院理化研究所研究生:您好,杨院士,吴建雄先生帮助您和李院士完成了非平衡保护下弱相互作用的实验证明。但不幸的是,吴建雄先生没有获得诺贝尔奖提名。你怎么看待这个问题?此外,我们是否需要追逐一些学术热点?

●杨振宁:需要补充的是,吴建雄之所以是一位伟大的物理学家,最重要的是什么?李正道和我在1956年写这篇文章后,我认为平价可能不守恒,然后我们提出了几个实验。

每个实验都很复杂而且困难。当时许多实验物理学家拒绝进行这些实验。我记得有一位年轻的哥伦比亚大学教授获得了诺贝尔奖。我告诉他我认为李正道的这篇文章有点合理。有一个实验。您的实验室更容易。为什么不?他开玩笑说,这么难的话题,我想要一个好的研究生,我会让他这样做,我不会自己做。这是一种普遍的态度。

所以每个人都认为吴建雄是傻瓜,她去做一些每个人都觉得做不到的事情。吴建雄的强大之处,也就是她的伟大之处,就是她意识到这是一个基本的实验。由于基本实验尚未完成,当然应该完成,所以不要担心如何制作结果。这是研究。真正的科学精神!这是她的好地方。

至于为什么她没有赢得奖项,这是没有人理解的。我想这几十年后人们会研究这件事。

最重要的是研究诺贝尔奖委员会的会议记录。诺贝尔奖基金委员会制定了一项规则,即50年的奖励可以宣布当时的讨论记录。

但是,他们现在已经改变了,他们只能在双方不在后宣布。然后李正道和我还在那里,所以他们无法宣布。

关于热点问题的追求,选择热点的方向当然很重要。但更重要的是掌握自己的能力和兴趣。

三者中哪一个比你自己的能力,兴趣和热点更重要?我将把热点放在第三位。因为现在有这么多门,如果你有能力对一个方向感兴趣,那么就更容易成功。

如果你对热点问题不感兴趣,只是听说这个东西太红了,我觉得这不是最好的选择。

作者简介:杨振宁,中国科学院院士,清华大学高级研究所名誉院长,香港中文大学博客教授。

1922年9月生于安徽省合肥市。1938年至1944年,他就读于国立西南联合大学物理系。他获得了学士和硕士学位。 1948年,他获得了博士学位。芝加哥大学学位。

在20世纪50年代和60年代,建立了“杨 - 米尔斯规范领域”理论。他和李政道先生共同提出了弱相互作用中非保守平价的原则,并获得了1957年诺贝尔物理学奖。

他曾在普林斯顿高等研究院担任教授,在纽约州立大学石溪分校的爱因斯坦主席和理论物理研究所担任讲师,在香港中文大学担任博客教授,洛克菲勒大学校长。

国家科学院院士,巴西科学院院士,委内瑞拉科学院院士,西班牙皇家科学院院士,台湾中央研究院院士,英国皇家学会外籍院士,外国院士俄罗斯国家科学院,日本科学院名誉院士,国家科学奖章,美国费城富兰克林研究所。鲍威尔科学成就奖,费萨尔国王国际奖等科学奖项。