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李政道駁斥《楊振寧傳》 | 二湘空間 李政道 CUSPEA:他改变了中国一代精英的命运 | 上海交通大学李政道图书馆
二湘的六維空間 2024年08月08日15:46
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李政道
李政道駁斥《楊振寧傳》
文/李政道、楊虛傑
編按:2003年《楊振寧傳》出版,2003年4月,李政道接受《科學時報》記者楊虛傑訪問駁斥此書不實之處,共18條,因篇幅太長,只刊出前3條,其中第三條是誰先提出宇稱不守恆這一思想突破的回答,這是李楊之爭的核心,全文可在互聯網搜索得到,本文原載北京大學科學傳播中心(CSC)。
(1)問:江才健寫的《楊振寧傳》去年在台灣出版,引起了很大迴響。今年可能又將在大陸出版,您對此書的出版有什麼評論?
(1)答:此書對我和楊振寧在物理研究上的合作,以及對我本人人格的許多描述都與事實不相符合。楊振寧是想透過這本書重寫歷史,透過對我進行誣蔑和貶低來索取根本不屬於他的榮譽。在一本傳記中對別人進行如此集中的扭曲和誣衊是非常罕見的。我讀了之後感到十分震驚和憤怒。
(2)問:書中有關您和楊振寧的關係的記述,成了人們關注的焦點,甚至超過了書的其他內容。您認為其中原因何在?
(2)答:此書用了聳人聽聞的煽動性的手法,篡改歷史。楊振寧利用這本書,製造不真實的故事,企圖抹煞國際科學界早已公認的、我對物理學發展的貢獻。特別是,書中關於宇稱不守恆思想的突破的敘述,更是採取了扭曲事實、製造謊言的手法來抬高楊振寧,貶低我本人。這樣的行為在世界科學史上很可能是空前的;這樣的傳記寫作手法在歷史上也是極為少見的。因此,該書當然會引起人們的注意。其實,這都是楊振寧和傳記作者共同規劃的。這一點傳記作者在後記裡也已經講過了。他們這樣做是各有各的目的。
(3)問:李楊合分,癥結所在,據一般人看來,是由於你們之間的下述爭論:獲諾貝爾獎的論文的思想,即弱作用中宇稱不守恆這一思想的突破,是你們兩人中誰第一個提出來的。根據楊振寧的說法,是他「在一個節骨眼上,我(指楊自己)想到了…」還說你先是反對這種觀點,經過他的說服後才同意的[1]。您認為這種說法符合事實嗎?您能不能說明一下您知道的事實真相?
(3)答:楊振寧的說法與事實不符。事實是,宇稱不守恆思想的突破是我在1956年4月上旬獨立做出的,與楊振寧無關。
當時的情況是這樣的:
1954、55年,θ-τ之謎已成為物理學界的焦點。這裡我想先簡單解釋一下當時的θ-τ。 50年代初期從宇宙線觀察到兩個新的粒子,θ和τ。它們具有很不同的衰變模式。 θ衰變為兩個π介子,τ衰變為三個π介子。因為奇數個π介子的總宇稱是負的,而偶數個π介子的總宇稱是正的。所以從θ和τ的衰變模式可以決定θ的宇稱是正的(稱為標量),而τ的宇稱是負的(稱為贗標量)。奇怪的是到1954、55年,經過很精密的實驗測量,發現在實驗的精確度內θ和τ這兩個不同宇稱的粒子居然有完全一樣的壽命和質量。
那時候,從θ、τ的衰變模式,不僅可以決定它們二者的宇稱不同,也已知道這類的衰變是透過弱作用力實現的,因而可用理論計算來估計它們的壽命。假使τ和θ是不同的粒子,τ的壽命應該比θ的壽命長很多,約一百倍。可是實驗結果是τ和θ的壽命幾乎完全一樣。而且,假使τ和θ是不同的粒子,為什麼它們的質量也會幾乎完全一樣呢?如果認為它們是同一個粒子,它們怎麼會有完全不一樣的宇稱呢?
為解決這個問題,物理學界曾提出各種不同的想法,但都沒有成功。 50年代時,粒子物理學領域,每年都會舉行一次國際性的綜合學術會議,地點在美國紐約州的羅徹斯特(Rochester)大學。因而,這個很重要的會議就被稱為羅徹斯特會議。凡是要參加會議的,必須收到邀請才行。在1956年4月3年-7日的羅徹斯特會議上,也討論了θ-τ之謎這個問題。當時在會議上已經有人提出,包括我和楊振寧,是否在θ和τ的衰變中,宇稱可能不守恆?但是,會議上的這些討論都沒有達到任何結論。要了解這是為什麼,是什麼原因造成了這種情況,我需要介紹當時宇稱守恆問題的背景。
宇稱守恆是當時公認的重要物理定律。宇稱守恆的基礎是“左右對稱”,而“左右對稱”一向被認為是物理的公理。從經典物理學開始到近代物理學(包括力學、電磁學、重力場、弱作用理論、原子、分子和核子構造等),一切的物理理論,在1956年4月以前,都是左右對稱的。因為每一門物理理論都有一大批、大量的實驗作證明,所以物理學家們想當然地認為「左右對稱」在粒子物理學中也已經被充分證明了,是非常正確的,是自然界的真理。宇稱守恆是天經地義的。
在1956年4月初的羅徹斯特會議上討論時,所有的物理學家都公認,一切已了解的物理學都是左右對稱的,是宇稱守恆的。這是毋需討論的。在會議上討論的問題是:在θ、τ衰變過程中,宇稱是否可能不守恆;在當時一切已了解的物理學之外,θ、τ是否可作為一個特殊例外,是孤立的一點。
假使θ、τ是同一個粒子,在它衰變過程中,宇稱不守恆,那又會產生什麼結果呢?那結果就是,這同一個(即θ-τ)粒子既可以按宇稱為正的θ模式衰變,也可以按宇稱為負的τ模式衰變。但這個結果與一開始就已經知道的θ-τ之謎的現象完全相同。因此,雖然提出了θ-τ衰變宇稱可能不守恆的假設,但可是這種假設不會產生任何新的物理結果。這種假設與一切其他物理無關。在這種假設提出以前, θ-τ之謎是孤立的一點;做了這個假設以後,θ-τ仍然還是孤立的一點。因為這種假設並不能產生任何新結論,所以這種假設就不能看做是宇稱不守恆思想的突破。這一點物理學界是公認的。
當時我也正在重點研究這個問題,曾經做過一些嘗試,但未成功。我記得,在1956年4月3-7日羅徹斯特會議結束後的一兩天,即4月8日或9日,我哥倫比亞大學的同事斯坦伯格(J. Steinberger),專程到我的辦公室訪問,討教問題。那時他正在進行不穩定的重粒子的產生和衰變的實驗。他的問題是如何測定這類重粒子的自旋,與θ-τ之謎無關,和宇稱不守恆也無關。在談話的過程中,我忽生靈感,突然很清楚地明了,要解決θ-τ之謎,必須先離開θ-τ系統,必須假設θ-τ以外的粒子也可能發生宇稱不守恆的新現象。我發現,用史坦伯格實驗中重粒子產生和衰變的幾個動量,便能很簡單地去組織一個新的贗標量。用了這θ-τ以外的贗標量,就可以試驗θ-τ以外的系統宇稱是否不守恆。而這些贗標量,很顯然的,沒有被以前任何實驗測量過。用了這些新的贗標量就可以有系統地去研究宇稱是否不守恆那個大問題。 θ-τ之謎不再是個孤立的點,它可以和史坦伯格正在進行實驗的重粒子連起來,它也可能和其他一切物理整體地連起來。要解開θ-τ之謎,就要去測量弱作用中θ-τ以外的贗標量。我猜想,宇稱不守恆很可能就是一個普遍性的基礎科學原理。這就是宇稱不守恆思想的突破。
當時,我就把這個想法告訴了史坦伯格,並請他轉告他的實驗組的人,要他們趕快按照我的建議去重新分析實驗數據。斯坦伯格聽了也很興奮。他說,您需要的這些原始實驗數據,其實都已經有了,都記在他實驗組的Log book(實驗工作記錄本)裡,可是因為不知道應該如何去分析,所以還沒有將這些數據放在一起分析。之後,他和他的實驗組馬上照我建議的方法分析了他們的實驗數據。雖然有跡象顯示宇稱不守恆,但因數據不夠,不能得出定論。 1956年9月的《物理評論》上發表了他們重粒子實驗的論文,也就是布德(R. Budde)、克瑞蒂安(M. Chretien)、雷特奈爾(J. Leitner)、塞繆斯(NP Samios)、史瓦茲(M. Schwartz)和史坦伯格(J. Steinberger)合作的文章[2]。文章中有一部分是討論我的突破性的想法和他們的分析。他們並在文章裡對我“非常有幫助的討論”,即我提出的關於宇稱不守恆的突破性的想法表示謝意。這就是宇稱不守恆思想突破的來源[3]。對這件事,這項實驗的參與者之一,史瓦茲後來曾發表了回憶文章。
史瓦茲(1988年諾貝爾獎得主)對上述情形有清楚的回憶。他對我當時提出的建議和宇稱不守恆思想的突破以及事情的經過,都有明確的回憶和文字的記載。其經過和時間都和我1986年發表的回憶完全一致。史瓦茲說:「無論如何,我記得十分清楚,在羅徹斯特會議(4月3-7日)之後,史坦伯格立刻回到奈維斯(Nevis實驗室),告訴我們,他剛才和TD Lee(李政道)討論,李有一個非常重要的想法。 ……宇稱破壞的一個顯而易見的例證」[4]。
這一切完全證明宇稱不守恆思想的突破是首先由我在1956年4月上旬獨立做出的,和楊振寧無關。
1956年4月中旬,史坦伯格和他的實驗組已有了初步的分析結果。他告訴我,重粒子Λ0的衰變,從Φ=0到π有7個事例,從Φ=π到2π卻有15個事例,多了約一倍。重粒子Σ0的衰變,從Φ=0到π有13個事例,從Φ=π到2π只有3個事例,小了約四倍。當然這些數據不夠,還不能做出宇稱不守恆的斷定。史坦伯格又說,他估計一年之內,他們可以用布魯克海文實驗室的加速器再去產生十倍多的事例。那就可以完成在Λ0、Σ0這類重粒子的衰變過程中,宇稱是否守恆的決定性的實驗。 (事實上,一年之後,1957年史坦伯格和他的合作者的確就完成了這個決定性的Λ0,Σ0宇稱不守恆實驗並發表在《物理評論》上。)
當時,我覺得很興奮。這個初步的宇稱不守恆的實驗,已充分證明了我的宇稱不守恆思想的突破是正確的,是可行的。宇稱是否守恆的問題不再停留在θ-τ的孤立。 θ-τ以外的不穩定重粒子Λ0和Σ0也都已經被納入了!
1956年4月中至4月底,我努力於完成宇稱不守恆在θ-τ、Λ0、Σ0這類以及所有稱為“奇異粒子”(Strange Particles)的弱作用衰變領域的理論分析和論文寫作。我並和史坦伯格約好,我的理論分析文章和他實驗組當時的實驗分析文章,也就是後來1956年9月15日發表的布德、史瓦茲、史坦伯格等人的文章,同時發表。當然,弱作用衰變,除了奇異粒子外,還有更大的領域,那就是有五十多年研究歷史的β衰變。這包括中子、π介子、μ子等更多的粒子。我準備在1956年5月初,寫完奇異粒子宇稱不守恆的論文後,立刻開始對它們進行分析。
1956年5月初,史坦伯格又到哥倫比亞大學我的辦公室,說他剛在布魯克海文實驗室的學術報告會上報告了他們的實驗結果和分析,也報告了我關於宇稱不守恆的建議。楊振寧也在場聽報告。但他卻在聽眾中強烈反對我關於宇稱不守恆的想法。在那段時期,我和楊振寧沒有合作的工作。 1956年4月初羅徹斯特會議結束後,我回到紐約,就沒有再和楊振寧見過面。我聽了斯坦伯格的話之後,就打了一個電話到布魯克海文實驗室,告訴楊振寧說,自從我和他在羅徹斯特會議分手後,我有一個理論上的突破,請他在和在我討論之前,不要再把他的反對意見公諸於世。第二天上午,也就是楊振寧所說的4月底和5月初的某一天,楊振寧來我辦公室。談了不久,楊振寧說他是開車來的,忘了紐約停車的困難,必須下去到街上移動他的車。
在哥倫比亞大學周圍的所有街道,因清潔街道的原因,規定每天上午十一時至下午二時,不准停車。因為楊振寧對紐約這些規則不熟,我就陪他離開校區,到北邊125街。那邊清潔街道的規定是,每天上午八時至十一時不准停車。在125街和百老匯大街交叉處有兩家中國餐廳,是我常去的。因為那時是早晨十一時,飯店尚未開門。我們就在天津飯店隔壁的咖啡館先喝杯咖啡。我把我最近的工作以及關於宇稱不守恆突破性的想法和斯坦伯格按照我的建議所做的新實驗結果,統統告訴了楊振寧。
楊振寧激烈反對。他說前兩天剛聽了史坦伯格的報告。史坦伯格測量的是“二面角”,對這方面,他(楊振寧)曾經研究過,絕對不會出任何宇稱不守恆的新結果。在我們辯論時,隔壁的天津飯店開門了。
我是天津飯店的老顧客,就向服務生借了紙和筆。我寫下方程式,畫了圖,再次向楊振寧全部重新解釋。我向他指出,史坦伯格新的分析中用的角度Φ,不是楊振寧想像的二面角,而是我的思想突破所指的新贗標量。二面角是標量,只能從0到π,當然是宇稱守恆的。這新的Φ角度是贗標量,可以從0到π,然後也可以從π到2π。當Φ在0到π的區域時,Φ和二面角一樣,可是在π到2π的區域就完全不一樣。用了這樣新的贗標量Φ,透過Λ0和Σ0的衰變過程,如果這二個Φ區域的事例數不同,那就是明確的宇稱不守恆的證明,據此就可以去測量θ-τ以外的粒子是否也是宇稱不守恆。這是以前別人沒有想到的。這就是我的宇稱不守恆思想的突破。
斯坦伯格實驗組依照我的建議,對Λ0和Σ0衰變中,Φ在0到π和π到2π兩個範圍的事例的數量進行了分析。這個分析在四月已經完成了。結果這兩個數量相當不同,已經可以看出宇稱不守恆的跡象。可惜,整個實驗的例子數量不夠,暫時還不能下定論,不過已經可以證明我的思想突破是可行的了。然後,我又重複在紙上寫下,剛才在咖啡館口述的史坦伯格實驗組的初步分析細節。楊振寧慢慢地不再反對了。
午餐後,我們回到哥倫比亞大學我的辦公室時,楊振寧已被完全說服了。他也很興奮。在我的辦公桌上,他看見我正在寫的關於在θ-τ、Λ0、Σ0和其他奇異粒子的衰變中,宇稱可能不守恆的文章。我告訴他,這篇文章將與史坦伯格的實驗文章同時發表。我也告訴他我正開始預備將這種分析應用推廣到β衰變的領域。
楊振寧說他很願意跟我合作。同時,他勸我不要先發表我已差不多寫完的奇異粒子宇稱不守恆的文章。他說,這是非常熱門的突破,應該用最快的速度,將整個弱作用領域一下子都佔領下來,這樣可以更加完整。
楊振寧有著高度批判性的眼光,他是一位優秀的物理學家,也是我的好朋友。宇稱不守恆將涉及物理學的各個領域。我認為楊的參加無疑會使最後的成果更加豐碩。因此我接受了他的合作要求,並表示了歡迎。
我的決定是對的,我們這個合作是非常成功的。在1956年以前,從經典物理到現代物理,都是對稱的物理。 1956年後,大部分的物理現像都發現有不對稱。不只是宇稱不守恆和左右不對稱,電荷的正負也不對稱,時間反演也不對稱,真空也不對稱,因而夸克可被禁閉,不同的中微子間可以互相轉換變化,連質子也可能不穩定…。當然,並不是1956年忽然改變了外界的宇宙,而是1956年我和楊振寧發表的宇稱不守恆的文章,改變了整個物理學界以前在「對稱」觀念上的一切傳統的、根深的、錯誤的、盲目的陳舊見解!
1956年我們關於宇稱不守恆的文章帶來了1957年的諾貝爾獎。對我來講,更大的意義,是我有這機會在人類的思想發展史上,做出宇稱不守恆這一基礎性的、革命性的貢獻。這使我深深感覺到自己的幸運和能夠做出突破性貢獻的人生的巨大意義。
證明弱作用宇稱不守恆的決定性的實驗是吳健雄和她的合作者們在1957年1月完成的。關於我是如何做出宇稱不守恆思想這一突破的,以及她們那項決定性實驗是如何由我起的頭,吳健雄也有她很清楚的回憶文章[5], 發表在1972年:
「……1956年早春的一天,李政道教授來到普平物理實驗室第十三層樓我的辦公室。他先向我解釋了τ-θ之謎。他繼續說,如果τ-θ之謎的答案是宇稱不守恆,那麼這種破壞在極化核的β衰變的空間分佈中也應該觀察到:我們必須去測量贗標量<σ•p>,這裡p是電子的動量, σ是核的自旋。
「……在李教授的訪問之後,我把事情從頭到尾想了一遍。對於一個從事β衰變物理的學者來說,去做這種至關重要的實驗,真是一個寶貴的機會,我怎麼能放棄這個機會呢?國的,正好是在二十年前。先去做。
「……在一月十五日的下午,哥倫比亞大學物理系召開了一個新聞發布會,宣布物理學一個基本定律出人意料地被推翻了。……這一新聞在公眾中爆開,迅速傳遍全世界。 正如劍橋大學OR 弗瑞奇教授(OR Frisch)在那時的一次講話中所描述的那樣:'宇稱是不守恆的'這一難懂的語句,像一個新的福音傳遍了全世界。
以下是楊振寧1982年寫的關於1956年宇稱不守恆的回憶[6] :
「普林斯頓高等學術研究所的春季學期於4月初結束,我和家人於1956年4月17日到布魯克海文去度暑假。李政道和我繼續保持每週兩次的互訪。這段時間裡,我們是在哥倫比亞和布魯克海文見面。興趣:
π-+ p → Λ0+θ0 (1)
Λ0 → π-+ p (2)
RP Shutt(舒特)、斯坦伯格和WD Walker(瓦爾克)等人研究過這些反應。他們曾在羅徹斯特會議上報告研究的結果,會上對這三組物理學家所使用的'二面角'變數的準確範圍有爭議。
「4月底或5月初的一天,我開車前往哥倫比亞作每週例行的拜訪。我把李政道從他的辦公室接出來,上了車。我們很難找到泊車的空位。後來,我把車泊在百老匯大街和125街的轉角處。門營業。 」)吃午餐。我們的討論集中在θ-τ之謎上面。在一個節骨眼上,我想到了,應該把產生過程的對稱性同衰變過程分離開來。稱為0-(這一點是由強作用推論出的)的結論就不會遇到困難。分離對反應鏈(1)、(2)有特別的意義。 -下不對稱性而加以檢驗,它就更有吸引力了。
「…,那時,李政道還不大熟悉β衰變現象。他有點按捺不住了,主張把關於反應(1)、(2)的研究寫成短文,先行發表。我不同意這樣做,因為我要把β衰變的計算做完。
楊振寧回憶中的反應鏈(1)和(2)就是那時史坦伯格實驗組正在研究的。楊振寧對什麼是宇稱不守恆思想的突破,和我的回憶是同一個思想,也正是前面史瓦茲1986年發表的回憶文章裡所敘述的我的那個想法,也就是史瓦茲說的,在1956年4月上旬「李建議斯坦伯格,讓我們把數據從Ф=0到Ф=2π進行劃分」的分析。所以,楊振寧1982年發表的回憶和我1986年發表的回憶,在對當初1956年宇稱不守恆思想的突破是什麼這一點上是一致的。可是,楊振寧和我對宇稱不守恆思想突破如何產生的回憶卻完全不同。兩個說法在時間上相差了約三個星期,地點和情況也完全不一樣。
宇稱不守恆的思想突破是完全集中在Λ0和Σ0重粒子的反應過程。這個想法的可行性必須對Λ0和Σ0的產生和衰變進行分析才可以決定。任何一位理論物理學家,如果忽然有了這樣一個重要的思想突破,一定會立即去找做Λ0和Σ0實驗的小組,去說服他們,請他們趕快按照這個思想突破的建議去重新分析他們的數據。可是楊振寧1982年的回憶文章,和他以後的傳記,完全沒有任何這樣的回憶和敘述。可見楊振寧上述的回憶是不合常理的。為什麼?因為1956年5月初,楊振寧來紐約看我的時候,他明明知道斯坦伯格實驗組已經按照我的宇稱不守恆的思想突破,做過了分析。所以楊振寧的回憶中是不能提這個實驗分析的。
史坦伯格(1988年諾貝爾獎得主)和我及楊振寧都是40年代在芝加哥大學的同學,都很熟。 1956年史坦伯格和我都是哥倫比亞大學物理系的正教授。我們的辦公室離得很近,只差上下一層樓。當時,整個物理學界絕大部分的Λ0和Σ0事例都在斯坦伯格實驗組手中,有約四十個,不是個小數目。這些情況在1956年4月初羅徹斯特會議時,楊振寧都是知道的。 1956年我,史坦伯格和楊振寧都是被邀請參加羅徹斯特會議的。假使真的如楊振寧所說,在1956年5月初,他午餐時忽然在一個節骨眼上想到了Λ0的產生和衰變反應鏈,他有如此重要的宇稱不守恆的思想突破,不可能在午飯後我們回到哥倫比亞大學,他不去找離我辦公室很近的,也是他很熟的朋友史坦伯格。他不可能不想立刻就把他的這個重要的、Λ0和Σ0衰變可能是宇稱不守恆的想法告訴斯坦伯格。同時,他也不可能不急著去請史坦伯格盡快做一個實驗,看看他的這個思想突破是否可行。
楊振寧不去找史坦伯格,是為什麼呢?因為楊振寧完全清楚,在那個時候,史坦伯格不僅早就知道我的思想突破,也早已按照我的這個思想,去做了分析。同時,楊振寧也知道前兩天他剛聽了史坦伯格的報告,而且他還反對。當楊振寧1956年5月初在天津飯店吃午餐時,他完全清楚斯坦伯格實驗組的分析結果已有宇稱不守恆的跡象,雖然不能定論,但是完全可以證明我的思想突破是可行的。在1956年4月羅徹斯特會議後的三個星期中,已經發生的這些極重要的事實,在楊振寧的回憶裡,其敘述卻完全是一片空白。為什麼?因為楊振寧1982年的回憶中,關於宇稱不守恆思想突破的敘述是假的。他知道,他是要把我的思想突破變成他的,把他的反對變成我的反對。
在楊振寧1982年的回憶裡還有其它相當多的情節也不符合事實。舉兩個例子吧。 1956年5月初,當他在我辦公室裡看見了我正在寫的,關於θ-τ、Λ0、Σ0等奇異粒子宇稱不守恆的文章的時候,是他要求參加進來和我一起做β衰變領域的分析。也是他要求我先不發表奇異粒子的文章的。但他在1982年的回憶中竟然說:「他(指李)有點按捺不住,主張把關於反應(1),(2)的研究寫成短文,先行發表,我不同意這樣做」[6] 。楊振寧關於我「按捺不住」的說法和事實不合,完全是喧賓奪主,是很不道德的。
在我們合作寫出宇稱不守恆的論文之前,在1948-56的八年中,我和楊振寧僅合作了六篇文章,是我在同一時期發表的論文中的一小部分。 1956年我們發表了關於宇稱不守恆的論文之後,我和楊振寧才開始密切合作。從1956年的下半年到1962年的六年中,我們共合寫了二十六篇文章。
1956年4月,我和楊振寧沒有任何合作項目,也沒有楊振寧1982年回憶中所謂的每週兩次的見面。當他1956年5月初來我辦公室時,他已經有一段時間沒有來哥崙比亞大學。否則,他不會在上午十一時左右開車來,因為他不可能忘了在午時左右哥校附近停車的困難。 1956年4月3-7日羅徹斯特會議後的整個4月份我和楊振寧沒有見過面。事實上楊振寧1982年回憶中所謂的每週兩次的見面是在1956年10月我們發表了宇稱不守恆的論文之後才開始的。楊振寧1982年回憶中所說的在1956年4月和李政道每週兩次互訪也是與事實不合的。
由於我的思想突破促成了當時(1956年4月份)布德、克瑞蒂安、雷特奈爾、塞繆爾、史瓦茲和斯坦伯格在他們的實驗文章中做了宇稱不守恆的分析。因此,他們在他們的論文中對我表示感謝[3]。他們沒有提楊振寧,因為這與楊振寧無關。
上面已經提到,這項實驗的參與者之一史瓦茲,在他1986年的回憶中關於1956年4月宇稱不守恆的思想突破,講得很清楚,這個思想是我提出來的,完全沒有提到楊振寧[4],因為這是與楊振寧無關的。
由此可見,這一切完全證明宇稱不守恆思想的突破是首先由我獨立做出的,和楊振寧無關。
1956年4月初我做出了宇稱不守恆思想的突破以後,到5月份楊振寧才參加進來和我一起對宇稱不守恆做了系統性的理論分析工作,一起寫出了獲諾貝爾獎的那篇論文。上述的敘述並沒有減少楊振寧在與我合作上的貢獻,也沒有否定他應獲諾貝爾獎的資格,當然也沒有降低他因此而獲得的榮譽。
雖然我們是一起獲得了諾貝爾獎,但是關於宇稱不守恆思想的突破是由我獨立做出的這一點,是有文獻記載的,同行們也都是知道的,是客觀的事實。可是我從來沒有去強調這一點。也從來沒有因此去損傷楊振寧,去貶低他與我合作完成宇稱不守恆論文上的貢獻。但問題的關鍵是,楊振寧從1982年至今,總是想抹煞是我首先獨立地做出了宇稱不守恆這一突破的事實。他關於這一問題的敘述,沒有任何事實根據,完全不符合歷史事實。
~the end~
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楊振寧駁斥《李政道傳》 | 二湘空間
二湘的六維空間 2024年08月08日15:46
思想的碰撞 民聲的回鳴
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楊振寧
關於季承的《李政道傳》及《宇稱不守恆發現之爭論解謎》
文/楊振寧
編按:2010年《李政道傳》出版,楊振寧發文駁斥此書,共10條。
《李政道傳》(簡稱《2010李傳》)是一本介乎傳記與口述歷史之間的著作,作者是傳主李政道的多年助手。由於書中有大量篇幅涉及我本人,以及我與李合作的細節,而所說的或則沒有包括全部事實,或則根本錯誤,很容易造成歪曲、偏頗的印象,我不得不作回應,以正視聽。我要說的,只限於能夠根據文獻講清楚的幾件較大的事情。書中許多資料都源自於2004年由季承領頭編輯的《宇稱不守恆發現之爭論解謎》(下稱《2004解謎》),所以下面多處也要涉及此書。
I.
《2010李傳》58頁有下面一段關於我1948年博士論文的文字:
「第二個問題,雖然李政道給了答案,但他那時正忙於天體物理的問題,沒有深入去研究。吳大猷先生覺得這個問題很有意義,一定要李政道回芝加哥後把答案寫出來。見,回芝加哥後在他所住的國際公寓裡算這個問題。詳細的計算,成了他的畢業論文。
這段文字講了些事實,可是沒有講全部事實(The Whole Truth),更沒有講最重要的事實。事實是:當時有一個謎團困擾許多研究β衰變的學者:β-γ關聯(correlation)的計算往往是大算一陣子之後,發現許多項都互相消去,結果非常簡單。 Uhlenbeck和他的學生Falkoff就被此謎團困擾。 [Uhlenbeck(1900-1988)是發現電子自旋的物理學家,許多人認為他應該得到諾貝爾獎。 ]吳先生從Uhlenbeck那裡知道這謎團的重要,所以要李去算。此前我已經在研究這個問題,並不是和李談了以後才開始研究這個問題。但我卻沒有大事計算,而是去想為什麼會有那麼多多項相消!
想的結果是:對稱原理是多項相消的內在原因,從而推廣此原因,寫了我的博士論文。全文發表後只有9頁篇幅[Phys.Rev.74,764(1948)],其中的定理立刻引起核子物理學界的廣泛注意。 1950年代最有名的核子物理學教科書Blatt and Weisskopf, Theoretical Nuclear Physics就多處引用了我的這些定理,例如:
「楊的普遍定理也適用於此例。」(譯自該書1952年版639頁)
(對稱是二十世紀物理學的一個中心觀念。我的這篇1948年的博士論文,後來的楊-Mills、宇稱不守恆、1974年的規範場積分形式等工作,都是關於對稱的工作,其中尤以楊-Mills的規範場理論為極重要。
II.
《2010李傳》第四章多處明示或暗示李是費米的博士生,而楊不是;《2004解謎》第14問答中也如此說。這同樣是只講部分事實,以偏概。
我確實不是費米的博士研究生,李是。可是我是費米的得意學生,而李不是。證明一:費米在芝加哥的九年教過不少學生,其中只有我和他聯名發表過理論物理文章[Phys.Rev.76,1739(1949)]。證明二:1948年春費米為了弄清楚Schwinger對重整化的工作(這是當時最紅的研究領域),每週兩、三個上午在他的辦公室中討論此工作。 (見《1983楊》6頁)參加的除費米外,有兩位教授:Teller與Wentzel,與五位研究生:Chew、Goldberger、Rosenbluth、Steinberger與我,沒有李(討論了數週,結果由Goldberger整理成49頁的文件。證明三:費米出差的時候,常請我代課,從沒有請李(見《2004解謎》110頁)。證明四:費米於1954年11月28日因癌症逝世,享年53歲。他最後住院期間我專程自美國東岸飛往芝加哥去看他(《1983楊》307頁)。李沒有去看他。證明五:費米逝世以後,Segre為編輯費米的全集邀我寫了一篇文章(《1983楊》48頁)。沒有邀李。等等。
III.
《2010李傳》第六章提到了“與楊振寧的合作與疏離”,所謂“疏離”是指1952年我們兩篇統計力學文章的排名次序問題;《2004解謎》的第8問答也是關於此問題的。
首先,需要指出,整體而言,統計力學向來是我的主要研究領域之一,不是李的領域。從1944到1952年,我單獨在這個領域發表過五篇文章,其中關於二維晶格系統自發磁化的文章是這領域的突破。李一生一共只發表過12篇統計力學文章(《1986李》第一卷viii頁),其中11篇都是1952-1960年間和我合作的成果,這清楚顯示了他在此領域所處位置。而我們1962年分手之後,我在這個領域繼續工作,發表了許多文章,其中1967年與1969年有關一維繫統的兩篇都具有開創性意義。 1999年我獲頒Onsager獎,那是這領域最重要的獎項。近年來我重新回到此領域,在2008至2009年間又已經發表了六篇文章。
至於前述引起排名問題的那兩篇文章的背景是這樣的。 1951年秋天李來普林斯頓,此時他尚未在統計力學領域有任何學術成就。我向他介紹了我上述那篇二維晶格自發磁化的文章,從此文開始我們企圖進一步推廣。 《2004解謎》對這次合作是這樣描述的:
「當我(李)於1951年秋到達高等研究院時,討論的最熱烈的問題之一是伊辛(Ising)模型。那時候,楊剛好完成了他的兩維伊辛模型的磁化計算,想繼續在這一領域工作。 Mayer)的統計力學課,邁耶的凝聚理論總是使我入迷。 235-236頁)
這兩篇文章很有名,是經典文獻,都是我執筆寫的。其研究態度與方法今天都公認為我的風格。當時把兩篇文章都簽名為楊—李,是正常的次序。可是我起先竟計畫兩篇文章的簽名都把李放在前面,後來部分地接受了杜致禮的忠告,簽名才變成一篇楊李,一篇李楊。這是什麼緣故呢? (《2002楊傳》207頁)
答:《1983楊》571-585頁表列了我1981年以前所發表的所有文章。根據這份表,1945年到1956年底我在美國發表的兩個人簽名的文章共有13篇:
依字母次序(八篇)
Fermi and Yang 1949
9Lee and Yang 1952
Lee and Yang 1955
Lee and Yang 1956
Lee and Yang 1956
Huang and Yang 1956
Lee and Yang 1956(Parity paper)
Lee and Yang 1956
不依字母次序(五篇)
Yang and Tiomno 1950
Yang and Feldman 1950
Yang and Lee 1952
Yang and Mills 1954
Yang and Mills 1954
不依字母次序的四位合作者,李以外的三位:Tiomno、Feldman和Mills都感謝我帶著他們寫了文章,都和我是終身朋友。其中Mills(1929-1999)於1999年罹患癌症,也參加了我在石溪的退休研討會。更早在1992年在台灣清華大學慶祝我70歲生日的學術會議上他作了一個演講(《1995劉丘》,199頁),其中頭一段講到他和我在1953-1954年的合作經過,翻譯如下:
「我十分高興,也十分光榮,應邀為慶賀我的老朋友佛蘭克楊寫此文章。我很幸運,也很愉快,終身和他的名字並列。物理學家與學生在碰見我的時候往往說:「哎呀,你就是楊-Mills的Mills? 「我要解釋我確實對我們的工作有一些有用的貢獻,但當幸運之神把我們安排在一起時,我的經驗尚淺,而佛蘭克楊當時,(與現在),是既聰明又對比他年輕的物理學家十分慷慨。
Mills說我曾慷慨幫助比自己年輕的物理學家,大家都知道其中第一位就是李政道。我當時把他當作是我的弟弟,盡力培植(《2002楊傳》506頁)。
後來我曾盡力培植吳大峻(哈佛大學教授)。他也終身感激,在1992年的一篇名為“楊教授與我”的文章中他有這樣幾句話關於1950年代他和我的合作:
「雖然楊教授對此文的貢獻比我多,但是他不肯和我聯名發表,因為他要幫我鞏固我的學術地位。這樣的事情發生了好幾次,一直到五年以後,1964年楊教授才和我第一次聯名發表了一篇文章。
又有幾句話關於後來1964年他和我的合作:
「因為那時我已有永久聘書,所以楊教授終於同意和我聯名發表文章。那就是上面所提到的我們的第一篇聯名文章。此文章今天還常被引用。」(同上,449頁)
IV.
《2010李傳》94頁有一段話提到李和我在1955年的一篇文章(Phys.Rev.98,1501):
“這篇論文是否定楊振寧和米爾斯上述論文的。楊振寧自己否定自己的論文,是很有意思的一件事。”
《2004解謎》問答(8),38頁也有類似的話:
“1955年,我們合寫了一篇否定楊和米爾斯《同位旋守恆和同位旋規範不變性》出發點的文章,在《物理評論》上發表。”
這篇1955年的文章很短,印出只有不足一頁,而全文不但沒有任何否定1954年楊—Mills文章的意思,反而是該文的申延。此文第二段清楚說明其用意:
「楊與Mills在討論同位旋守恆問題時曾經涉及此問題。我們在此要討論的,則是重粒子守恆所引起的同類問題。」(譯自原文)
這樣看來,李於2003-2004年接受訪問時,恐怕並沒有翻閱原文;《2010李傳》的作者於2009年恐怕也同樣沒有查閱原文。可是在《2004解謎》的問答(10),45頁中李卻說:
“和楊振寧不一樣,我說話一向是很謹慎的,對自己的為人,要求一向是很嚴格的。”
V.
《2010李傳》與《2004解謎》都再三講「宇稱不守恆思想之突破」發生於1956年4月8日或9日,說Rochester國際會議(1956年4月3日到16日)結束後李與Steinberger就重奇異粒子的產生和衰變作詳細討論,在討論中李想到贗標量是問題關鍵,說這是他的突破。 《2004解謎》問答(3),5-6頁上這樣說:
「…4月8日或9日,…我發現,用斯坦伯格實驗中重粒子產生和衰變的幾個動量,便能很簡單地去組織一個新的贗標量。用了這θ- τ以外的贗標量,就可以試驗θ-τ以外的系統宇稱是否不守恆。的)
兩頁以後再說:
“這一切完全證明宇稱不守恆思想的突破是首先由我在1956年4月上旬獨立做出的,和楊振寧無關。”
贗標量(pseudoscalar)是物理學的觀念,它確是化解θ-τ謎最重要的鑰匙。在1954-1956年間討論θ-τ謎的文獻中,它起先完全沒有出現,第一次出現於文獻就是在1956年10月李和我的那篇後來得獎的文章中(Phys.Rev.104,254 ),這篇文章定稿於該年6月22日。
可是贗標量既非「在4月8日或9日」出現於θ-τ謎中,也非李「獨自發現」的:
(A)贗標量出現的時間是5月中旬,是在苦思後「頓悟」出來的。鐵證如下:
那幾年θ-τ謎是物理學界最熱門的研究題目,在上述最重要的Rochester國際會議中我被邀請作關於θ-τ謎的總結報告。根據事後出版的會議紀錄,李並沒有做任何報告,也沒有就θ-τ謎發言。我的報告自然特別專注於奇異粒子(strange particles),因為θ與τ都是奇異粒子。在會議之後兩三個星期內,李和我的研究起先依舊集中在奇異粒子。後來經過了下面幾個重要階段,最後才發現贗標量的重要性(《1983楊》,26-31、183-188頁):
1.在五月初改變研究方向,不研究奇異粒子了,改研究β衰變。
2.引進楊和Tiomno一篇1950年的文章(Phys.Rev.79,495)中關於β衰變的觀念,引入C與C'係數(《1983楊》190頁,註7)。
3.用了C與C'到β衰變研究,然後作了一、二星期的大算,發現許多項相消,得到令人震驚的結論:「原來過去多種β衰變試驗都並未證明宇稱絕對守恆。
4.五月間我在Brookhaven報告此結果後,Walter Selove問我為什麼會有這麼多的項相消?我一時不會回答。
5.於苦思一兩天以後,在五月中旬(前後)的一天才突然有了頓悟:要引入贗標量的觀念才能懂為什麼多項相消。
頓悟以後,我們像觸電一樣感覺我們和所有研究θ-τ謎的人,原來都非常笨,一直沒有想到贗標量。那天的這個頓悟,15年後李在《1971李》中,曾有聲有色地這樣描述(中文翻譯見《2004解謎》,參考文獻144頁):
「在我們把齊格班的書通讀一遍之後,重新用新的相互作用推導了所有的那些老的公式,我們就十分清楚了,在那個時候,甚至連一個能證明在β衰變中宇稱是守恆的實驗證據都沒有。的干涉項C*iCj互相一一消除。去從看來好像左右對稱的安排中專門挑出贗標量進行研究。
所以李在1971年還清楚記得此頓悟,記得是在轉換戰場,改研究β衰變,引進C與C'大算之後,是在5月中前後,不是在4月上旬。
(事實上,如果贗標量之引入確實像李現在所說的那樣,由他在4月8日或9日發現,那我們為什麼還要於5月初引入C與C'大算β衰變呢?為什麼還要等吳健雄來做β衰變中宇稱不守恆的工作呢?
(B)頓悟者是楊還是李?是楊。對此我沒有鐵證,但有80%至90%可信度的證明:達到頓悟最關鍵的一著是一個C→C,C'→-C'的轉換(transformation)。 C與C'是由我自我與Tiomno一篇1950年的文章引進的,是與對稱有關的係數,而對稱是我的專長(見本文I節),所以才能終於想到了這不尋常的一著。 (詳見《1983楊》28-29頁)
這個轉換及其不尋常的作用在《1957 BNL 443》第18-20頁有詳細的說明。
[上面I節所講的當時(1948年)的大算與本節所講的1956年的大算,都因為利用對稱原理,而可以化為不必要,顯示出對稱原理的深入重要性。對此重要性的敏感度與認識是我一生學術工作的一個特徵。 ]
VI.
在《1983楊》的29-30頁我曾描述1956年5月底前後我怎樣寫了初稿,打字後成為Brookhaven的2819文件,於6月22日投稿到Physical Review,此原稿當還在Brookhaven和Physical Review期刊的檔案中,可以複查的。可是多年後在《2004解謎》23-24頁上卻說初稿是李在哥倫比亞大學寫的;《2010李傳》107頁也持此說法。哪一種說法正確呢?手邊沒有文獻以百分之百的可信度來回答此問題。但有一個旁證:李於看到我的這本《1983楊》以後,出版了回應的《1986李》,題目是「Broken Parity」。 (此文的中譯本見《2004解謎》233-251頁)文章對我在這本書中所說的文稿主要是由楊執筆的說法未提任何異議。
如果初稿是他寫的,他在這篇他一生極重要的回應文章中會不提異議嗎?
VII.
《2004解謎》中說:
「1956年4月初我(李)做出了宇稱不守恆思想的突破以後,到5月份楊振寧才參加進來和我一起對宇稱不守恆做了系統性的理論分析工作,一起寫出了獲諾貝爾獎的那篇論文。
「我正在計算和分析。楊振寧要求和我合作,願意幫助我一起研究。我接受了他的要求。」[問答(8),38頁]
這些話顯然是要表明,在宇稱不守恆的工作上,李是主要的,我只不過是跟隨的副手。
這個說法奇怪的顛倒了主從關係,與當時同行們的印象正相反。鐵證如下:
在1956年12月初,我們那篇關於宇稱不守恆的文章已經發表了,吳健雄的實驗正在進行中,但尚無結果。當時在求解θ-τ謎團這個重大問題的戰場上,疑雲滿布,和我們競爭的勁敵是極有名的Gell-Mann(後來於1969年獲諾貝爾物理學獎)。他以為我們的文章有錯誤,就匆匆忙忙寫了一篇短文寄給我;顯然,Gell-Mann以為發現了我們的弱點,所以投下了「戰書」(但幾天后他就發現我們的文章其實並沒有錯,又來信取消了他的短文)。
他這封信很值得注意的有下面兩點:(1)在短文第一頁右上方Gell-Mann寫道「佛蘭克楊:請於此送印前告訴我你的意見。」很明顯,他知道他的真正對手是誰。 (2)雖然我們的文章已發表,排名順序為李-楊,可是Gell-Mann在全文中只引用楊-李,而從不用李-楊,這就有力地說明了,在他心目中李和我之間的合作關係是怎樣一回事。
VIII.
李和我1962年決裂以後,是誰先在公眾場合討論宇稱不守恆研究的經過,是誰先引起公開爭端的呢? 《2010李傳》和《2004解謎》都指責我,說是《1983楊》一書起的頭。這不是事實。
事實是這樣的。 1968-1971年間李在多處女作關於弱相互作用的歷史的演講,包括在義大利的Erice、CERN、哥倫比亞大學、Rutgers大學等各處。許多聽過他的演講的人告訴我,他基本上是說宇稱不守恆的工作是由他開始和主持,中間要找人幫忙計算,就找了我。聽後我當然感到震驚與憤怒,可是由於沒有看到出版的文獻,所以並沒有作任何公開回應。直到十年後,我偶然在一本1971年出版的書中,看到了李1970年在西西里島Erice的International School of Sub-nuclear Physics的演講(即《1971李》),才了解傳言並非虛構。這樣,我才在1983年出版的《楊振寧論文選集》(即《1983楊》)中第一次作公開回應。
因此,李1968-1971年所作的許多演講,以及其中的Erice講稿的出版,才是我們之間所有公開論爭的源頭。
那麼,李在Erice到底講了些什麼呢?根據公開出版的《1971李》,他演講的題目是“弱相互作用的歷史”,全文共分三節,第二節講的是θ-τ謎,其中最關鍵的一段,下面稱為(a) :
「那時,宇稱算符P的真實意義還不清楚,至少對我(李)來說是這樣。當然,我了解它的數學特徵:P應由一個希爾伯特空間中的麼正算符來表示,而在P的作用下,例如對於自旋為1/2的費米場,我們可以得到等等。耦合常數,即通常的5項Ci(i=S,P,V,A,T)以及另外5項宇稱破缺常數C'i。有關β衰變的權威著作,和楊振寧一起系統地計算了所有可能的宇稱破缺的效應。
這段文字的含義很明顯:觀念上的探索、進展都是由李主導,李帶著楊做研究,楊的貢獻只是做了一些計算而已。
因此我知道我不能再沉默,於是在《1983楊》這本論文集中寫下了一些我們多年來合作的細節,並寫下了下面的一段話:
「一直到今天,我在公眾場合都嚴守自律,絕對不討論我和李合作的細節。除了我的父母、兄弟姐妹、孩子們和兩個親密的朋友以外,我從來沒有向外人談過上文(56h)所述的研究經過。經過是根據我1956年及1962年的簡單筆記而寫的。 Processes at High Energy,Proceedings of the 1970 Majorana School(Academic Press,1971)裡面的李政道的文章,才使得我改變了這個長期以來的決定。合作的一篇文章與1956年我們合作的關於宇稱不守恆的文章的細節。 insinuated)許多事情,關於他和我的關係、關於宇稱不守恆的工作,與關於β衰變怎麼搞進了θ-τ謎。講宇稱不守恆文章是怎麼寫出來的。
為了回應,李發表了《1986李》。其題目是「破缺的宇稱」。此文中譯見《2004解謎》,參考文獻233-251頁。這次有了一些細節,譬如提到了上面V節中的轉折點1與2(改研究β衰變與引入C與C')。而最關鍵的是其中的一段,下面稱為(b):
「那時,楊和我對宇稱算符P的實質意義都還不清楚。當然,我們知道它的數學特徵:P應當由在希爾伯特空間裡的一個麼正算符來表示,在P作用下,對自旋為1/2的費米場,可以得到等等。以及另外五個宇稱破壞的常數C′i。
楊和我開始有系統地用推廣的宇稱不守恆作用來研究所有已知的β衰變現象。我們很快讀完了齊格班的書,並經常保持電話聯繫。我們花了兩個星期的時間完成了全部的β衰變分析。 」(此中譯文見《2004解謎》,參考文獻242-243頁。)
對比(a)與(b),顯然是看了《1983楊》以後,李覺悟到十多年前他發表的(a)語氣不妥,是大患,於是刪掉四個「我」字,略作修改,於1986年發表為(b),希望天下人都不去查閱原版(a)。 (可是編者季承不小心,竟把原版(a)與新版(b)都譯為中文,印在同一本《2004解謎》中。)
IX.
《2010李傳》199頁說:
「(李)這時他才得知,xxx帶頭寫信給中國政府,對CUSPEA計劃表示抗議,迫使這一計劃中途停頓下來。他們說,李政道搞的CUSPEA計劃是'喪權辱國','比19世紀末20世紀初半殖民地都不如'。
在《2008李文選》89頁上也有這樣一段文字:
「1980年春,洛克斐勒大學(Rockefeller)教授、數學邏輯專家王浩到哥倫比亞大學我的辦公室。他是專程來告訴我,有一封以一位極有名的美籍華人物理學家為首的信,信中對CUSPEA用了'喪權辱國'、'比19世紀末20世紀初半殖民地都不如'之類'文革'式的大帽子。
我要在此鄭重澄清:我從來沒有在任何場合說過這樣的話,寫過這樣的信,也沒有以任何方式反對過CUSPEA。事實上,CUSPEA是李於1980年代初發起並主持的計劃,安排中國學生到美國許多大學做物理系研究生,我對此計劃始終是讚許的。我所在的石溪大學沒有參加此計劃,並不是因為我不贊成它,而是因為:(一)石溪已經有多種管道引進中國物理研究生,所以不必參加CUSPEA;(二)我知道我不能和李共事。
X.
李政道和我在1946-1957年間的合作非常非常成功。我曾說它當時被同行們羨慕和嫉妒(admired and envied)。記得那時我也曾為蘇遼給弟弟的詩句所深深感動:
與君世世為兄弟
更結此生未了因
那時怎麼樣也不會料到我們的被羨慕的合作會演變成後來的悲劇。
Pais(1918-2000)是有名的愛因斯坦傳《Subtle is the Lord》的作者。他跟李和我都曾是多年的朋友與同事。他對楊李的合與分寫過下面的一段話:
「我認為要了解其中真相,要對中國傳統比我有更多的知識…」(譯自《2000Pais》,177-178頁)
在眾多討論楊李之合與分的文章中,這恐怕是最有深度的一段話。
~the end~
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