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标  题: 美与物理学——杨振宁   1
发信站: 听涛站 (Fri Jan 19 12:41:34 2001), 转信



                         美与物理学

                           杨振宁

    十九世纪物理学的三项最高成就是热力学、电磁学与统计力学。
其中统计力学奠基于麦克斯韦（J. Maxwell , 1831 - 1879）、波耳
兹曼（L.  Boltzmann , 1844 - 1905）与吉布斯（W. Gibbs , 1839
- 1903）的工作。波耳兹曼曾经说过：

    一位音乐家在听到几个音节后，即能辨认出莫扎特（Mozart）、
贝多芬（Beethoven）或舒伯特（Schubert）的音乐。 同样，一位数
学家或物理学家也能在读了数页文字后辨认出柯西（Cauchy）、高斯
（Gauss）、雅可比（Jacobi）、亥姆霍兹（Helmholtz）或克尔期豪
夫（Kirchhoff）的工作。

    对于他的这一段话也许有人会发生疑问：科学是研究事实的，事
实就是事实， 那里会有甚么风格？ 关于这一点我曾经有过如下的讨
论：

    让我们拿物理学来讲吧。物理学的原理有它的结构。这个结构有
它的美和妙的地方。而各个物理学工作者，对于这个结构的不同的美
和妙的地方，有不同的感受。因为大家有不同的感受，所以每位工作
者就会发展他自己独特的研究方向和研究方法。也就是说他会形成他
自己的风格。

    今天我的演讲就是要尝试阐述上面这一段话。我们先从两位著名
物理学家的风格讲起。

一、狄拉克

    狄拉克（P.  Dirac  , 1902 - 1984）是二十世纪一位大物理学
家。关于他的故事很多。譬如：有一次狄拉克在普林斯顿大学演讲。
演讲完毕，一位听众站起来说：“我有一个问题请回答：我不懂怎么
可以从公式（2）推导出来公式（5）。 ”狄拉克不答。 主持者说：
“狄拉克教授，请回答他的问题。”狄拉克说：“他并没有问问题，
只说了一句话。”

    这个故事所以流传极广是因为它确实描述了狄拉克的一个特点：
话不多，而其内含有简单、直接、原始的逻辑性。一旦抓住了他独特
的、别人想不到的逻辑，他的文章读起来便很通顺，就像“秋水文章
不染尘”，没有任何渣滓，直达深处，直达宇宙的奥秘。

    狄拉克最了不得的工作是1928年发表的两篇短文，写下了狄拉克
方程：

    (D) (略)

    这个简单的方程式是惊天动地的成就，是划时代的里程碑：它对
原子结构及分子结构都给予了新的层面和新的极准确的了解。没有这
个方程，就没有今天的原子、分子物理学与化学。没有狄拉克引进的
观念就不会有今天医院里通用的核磁共振成像（MRI）技术， 不过此
项技术实在只是狄拉克方程的一项极小的应用。

    狄拉克方程“无中生有、 石破天惊”地指出为甚么电子有“ 自
旋”（spin）， 而且为甚么“自旋角动量”是1 / 2而不是整数。初
次了解此中奥妙的人都无法不惊叹其为“神来之笔”，是别人无法想
到 的妙算。 当时最负盛名的海森伯（W.  Heisenberg  ,  1901—
1976）看了狄拉克的文章，无法了解狄拉克怎么会想出此神来之笔，
于1928年5月3日给泡利（W. Pauli , 1900 - 1958）写了一封信描述
了他的烦恼：

    为了不持续地被狄拉克所烦扰，我换了一个题目做，得到了一些
成果。（按：这成果是另一项重要贡献：磁铁为甚么是磁铁。）

    狄拉克方程之妙处虽然当时立刻被同行所认识，可是它有一项前
所未有的特性，叫做“负能”现象，这是大家所绝对不能接受的。狄
拉克的文章发表以后三年间关于负能现象有了许多复杂的讨论，最后
于1931年狄拉克又大胆提出 “ 反 粒 子 ” 理 论 （ Theory   of
Antiparticles ） 来解释负能现象。 这个理论当时更不为同行所接
受， 因而流传了许多半羡慕半嘲弄的故事。 直到1932年秋安 德 森
（C.D.  Anderson , 1905 - 1991）发现了电子的反粒子以后，大家
才渐渐认识到反粒子理论又是物理学的另一个里程碑。

    二十世纪的物理学家中，风格最独特的就数狄拉克了。我曾想把
他的文章的风格写下来给我的文、史、艺术方面的朋友们看，始终不
知如何下笔。去年偶然在香港大公报大公园一栏上看到一篇文章，其
中引了高适（700  -  765）在《答侯少府》中的诗句： “性灵出万
象，风骨超常伦。”我非常高兴，觉得用这两句诗来描述狄拉克方程
和反粒子理论是再好没有了：一方面狄拉克方程确实包罗万象，而用
“出”字描述狄拉克的灵感尤为传神。另一方面，他于1928年以后四
年间不顾玻尔（N.  Bohr , 1885 - 1962）、海森伯、泡利等当时的
大物理学家的冷嘲热讽，始终坚持他的理论，而最后得到全胜，正合
“风骨超常伦”。

    可是甚么是“性灵”呢？这两个字联起来字典上的解释不中肯。
若直觉地把“性情”、“本性”、“心灵”、“灵魂”、“灵感”、
“灵犀”、 “圣灵”（Ghost）等加起来似乎是指直接的、原始的、
未加琢磨的思路，而这恰巧是狄拉克方程之精神。刚好此时我和香港
中 文大学童元方博士谈到《二十一世纪》1996年6月号钱锁桥的一篇
文章，才知道袁宏道（1568  -  1610）（和后来的周作人〔1885  -
1967〕， 林语堂〔1895 - 1976〕等）的性灵论。袁宏道说他的弟弟
袁中道（1570 - 1623）的诗是“独抒性灵，不拘格套”， 这也正是
狄拉克作风的特征。“非从自己的胸臆流出，不肯下笔”，又正好描
述了狄拉克的独创性！ 



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            你在的时候    生活中充满欣喜
                                           ——曾经有你
            你走了以后    留下孤单的回忆 
                                           ——不停想你 
            突然间发现    梦中也可以哭泣  
                                           ——何必爱你

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