今天是中国科学院外籍院士、诺贝尔物理学奖获得者李政道先生的95岁生日。
李政道获诺奖时的年龄尚不足31岁,迄今仍是次年轻的诺贝尔科学奖得主。
今天让我们一起来回顾,这位诺贝尔物理学奖获得者的生平和爱情、学术成就,以及他对中国科学和教育事业的贡献。
苏州天赐庄李氏家族
李政道的曾祖父李子义(1844—1904)是一位虔诚的基督徒,1866年前后他受美国监理会传教士的派遣,由松江府上海迁居苏州府而成为苏州天赐庄李氏家族的始迁祖,经多年繁衍生息,李氏家族早已成为当地的名门望族,英才辈出并扬名海内外。
据罗元旭著《东成西就:七个华人基督教家族与中西交流百年》(2014年5月生活 · 读书 · 新知三联书店出版)一书介绍,苏州李氏家族是中国近代史上最著名和最有影响力的七个基督教家族之一。
李政道的曾祖父李子义和祖父李仲覃(1870—1941)都是当时颇为知名的基督教牧师和长老,父子俩与存养书院、博习书院和东吴大学(今苏州大学)的渊源深厚。李政道的父亲李骏康(1897—1955)1915年从苏州东吴大学附属中学毕业后考入东吴大学,次年转入南京金陵大学新成立的农林科(今南京农业大学的前身),1919年毕业时系农林科第2届毕业生。大学毕业后在上海外国洋行从事化肥进口贸易,收入颇丰,家庭殷实富足。1918年与出身于天主教名门世家的张明璋(1900—1983)在上海结婚。
李政道自幼天资聪慧,心灵手巧,智商和情商都很高。虽然家中的宗教氛围浓厚,但从小就崇尚自然科学的他终生未曾信奉过宗教。受社会动荡和战争动乱等因素的影响,李政道从未取得过正式的小学、初中、高中和大学本科毕业文凭,唯一拥有的学位就是世界级名校芝加哥大学的博士毕业文凭,这一稀罕现象在全世界来说都属凤毛麟角。
李政道博士的爱情故事
杨振宁和凌宁(1919—2019)同为第六届庚款留美公费生(1943年8月开考,翌年3月发榜,1945年8月才启程赴美),杨振宁考中物理学(注重高电压实验),凌宁考中动物学。
1947年暑期,同在芝加哥大学攻读博士学位的中国年轻学子凌宁、李政道和杨振宁自驾车漫游美国西海岸,历时共38天,旅途中接上刚从上海抵达旧金山港的凌宁胞弟凌容,四位中国俊杰一路畅游,饱览美景,大开眼界,行程约一万公里。
1948年圣诞节前夕,凌宁邀约正在堪萨斯州圣玛丽学院(2003年起更名为圣玛丽大学)念生物学的胞妹凌宣(1930—2019)前来芝加哥相聚,一起欢度圣诞佳节,他有意把自己的妹妹撮合给好友李政道。不巧,凌宁正好有事不在芝加哥,特委托姨表哥黄宛(1918—2010)陪同李政道前往火车站接人。心脏内科专家黄宛教授是著名半导体专家黄昆院士(1919—2005)之胞兄,当时他正在芝加哥一家心血管研究所做博士后访问研究。
1946年秋,李政道辗转就读于芝加哥大学,年轻的他曾默许决心,决定不负韶华,自己不在学术上取得较大成就就不考虑婚恋问题。
凌宁和凌宣兄妹富有生物学天赋,凌宁1948年获芝加哥大学物理生物学博士学位,专攻电生理学,后成为美国细胞生理学领域的权威专家。凌宣也获得博士学位并成为加州大学圣塔芭芭拉分校(UCSB)细胞生物学教授,在业界备受尊崇。1991年诺贝尔生理学或医学奖的主要获奖成就膜片钳技术就是在凌宁等发明的格雷厄姆-杰勒德-凌(Graham-Gerard-Ling)玻璃管微电极基础上加以改进而取得的。
▲李政道和秦惠莙结婚纪念照
李政道教授的主要学术贡献
1950年6月,李政道以论文《白矮星中的氢含量》获芝加哥大学理论物理学博士学位,被誉为“神童博士”,其博导是1938年诺贝尔物理学奖得主、实验和理论全能型物理学大师费米教授。
李政道在博士论文中阐明白矮星内的氢含量不大于1%,将白矮星的钱德拉塞卡极限上限质量断定为后来科学界所公认的1.44倍太阳质量,这一结论受到钱德拉塞卡教授的高度赞赏。李政道的博士论文得到“有特殊见解和成就”的评语并获校长奖。
美籍华裔理论物理学家李政道的物理直觉敏锐,眼光深邃,视野开阔,长期沉浸于物理学的美妙世界中,自称物理是其生活方式,其研究领域涉猎广泛,包括高能物理学(即粒子物理学)、量子场论、核物理学、统计物理学、天体物理学、流体动力学(即湍流理论)、多体物理学和固体物理学(后演变为凝聚态物理学)、量子力学以及广义相对论等诸方面,在理论结构和唯象分析方面多有建树,对当代物理学特别是高能物理学的进步与发展做出杰出贡献。
李政道特别推崇杜甫《曲江二首》中的名句:“细推物理须行乐,何用浮名绊此身。”因为它精准地描绘了科学家精神的唯美意境。
李政道因拥有以下前沿性学术贡献而闻名于世:
统计物理学巨正则系综相变理论方面的李-杨单位圆定理(1952)、量子电动力学(QED)重正化理论方面的李模型(1954,量子场论重正化理论中少有的可解模型)、弱相互作用中宇称不守恒定律(1956)、玻色子多体问题(1957)、二分量中微子理论(1957,萨拉姆和朗道也不约而同地先后独立提出过相同理论)、CPT的分立对称性问题(1957)、玻色硬球理论(1957,至今仍是超流体理论解释之一)、可消除量子场论红外发散的KLN定理(1964)、相对论性重离子对撞机理论(1974)、非拓扑孤子场论(1976)及与之相关的孤子星模型(1986)和统一场论中的随机格点规范场理论(1982)等。1952至1953年李政道参与研究的极化子理论直接推动了BCS超导电性理论(1972年诺贝尔物理学奖获奖成就)于1957年诞生,1959年起参与开创高能中微子物理学这一新领域。
1956年4月起,中国旅美青年才俊李政道和杨振宁联袂精诚合作,联手攻关令当时国际物理学界困惑不已的焦点难题——θ–τ之谜,大胆冲破宇称守恒普适性的羁绊,以将检测量从二维标量改为三维赝标量为突破口,同年10月1日石破天惊地发表经典论文《弱相互作用中的宇称守恒质疑》,率先全面而系统地提出李-杨假说。翌年初,这一假说便得到哥大吴健雄小组和伽文-莱德曼小组以及芝加哥大学泰勒格第小组的完美实验验证,θ–τ之谜很快就被成功一举破解(后证实θ介子和τ介子实为同一种粒子,即电中性K介子),李-杨假说便随之升格为弱相互作用中宇称不守恒定律,此事在国际科坛轰动一时并被传为美谈。
▲李政道和杨振宁1957年在普林斯顿
李政道身为自然科学家,亦充满着人文情怀,他广交文艺界朋友,闲暇之余特别钟情于中国的绘画、书法、雕塑、诗词艺术和传统工艺(如陶瓷和丝绸等)并具一定造诣。他认为,文理本就同根同源,科学和艺术是相通相融的,犹如一枚硬币的两面。
李政道教授与诺贝尔奖
▲瑞典国王给李政道颁授诺奖
在诺贝尔科学奖颁奖史上,英国物理学家威廉 · 布拉格与父亲分享1915年诺贝尔物理学奖时年仅25岁,这一最年轻纪录至今未变。其次是包括李政道在内的4位31岁便荣获诺贝尔奖的物理学家:
李政道和中国科教事业
李政道自1972年9月偕夫人首次回到祖国大陆访问和讲学之后,亲力亲为,呕心沥血,竭尽全力地为中国的人才培养以及基础科学的进步与发展出谋划策,贡献卓著。
在李政道教授的推动下,1978年3月中国科学技术大学首开少年班制度之先河。李政道是中美联合培养物理学类研究生计划(CUSPEA)的倡导者和发起人,他为此花费了很大精力,倾注过很多心血。1979至1988年共选拔出916位CUSPEA学员赴美国或加拿大攻读博士学位,为中国乃至世界培养出众多的高层次物理学人才,沈志勋、戴宏杰、文小刚、王中林、谢心澄、罗民兴、张东辉、汤超和郭鸿等是其中最杰出的代表。
李政道推动并促成中国2011年建成大亚湾核反应堆中微子实验项目,由此取得一系列令人瞩目的高能物理科研成果。