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1、 物理雙月刊（廿五卷五期）2003 年 10 月712我所認識的廿世紀物理學家我所認識的廿世紀物理學家演講者: 楊振寧時間: 西元 2002 年十一月十二日地點: 國立台灣大學第二活動中心國際會議廳記錄: 國立台灣大學物理學系李元仁校稿: 國立台灣大學物理學系張慶瑞摘要臺灣物理學界於西元 2002 年十一月十二日慶祝楊振寧先生八十華誕，並舉行通俗科技講演，楊先生以深入淺出方式介紹近代物理發展的重要人物及其影響。當天會場不但座無虛席且走道也都是學子席地而座，為臺灣物理相關演講少見之盛況。各位貴賓、各位同學，我很高興今天有機會跟各位同學，尤其是年輕一輩的，可以談一談我所認識的幾位二十世紀的物理學家
2、。整整三十年以前，在 1972 年義大利的一個國際理論文藝中心，曾舉行過一個盛大的 70 歲生日慶祝會，因為那年是 Dirac 70 歲的生日。當天去了很多非常重要的物理學家，我那時候因為常常幫我的孩子拍家庭電影，所以我把家庭電影機帶去了拍一些電影，我最近把它剪接起來，所以我現在先把這個五分鐘的電影放給大家看(楊先生放映自製影片)。二十世紀，是物理學一個輝煌的世紀，在二十世紀的前三十年，有三個基本的革命，也就是1905 年的狹義相對論，1915 年的廣義相對論，跟從 1913 年到 1927 年所發展出來的量子力學。這三個大的革命，不單對整個物理學的基本觀念重新的估價，而且對於整個人類的一切也
3、有了巨大的影響。比如說今天的重要工程，像是通訊工程、計算機、生物工程，所有的都與這三個革命有密切關係。我有幸認識二十世紀初年的大物理學家，所以今天我想給大家介紹一下這我所認識的這幾位物理學家。第一位我要介紹 Pauli (見圖一)，Pauli 假如今天仍在的話是 102 歲；另外一名 Fermi (見圖二) 他是我的老師，他是 1901 年出生的。第三 物理雙月刊（廿五卷五期）2003 年 10 月713位是 Heisenberg (見圖三)，也是 1901 年出生的；第四位是 Dirac (見圖四) 是 1902 年出生的。剛才這四位都是二十世紀頭二、三年出生的，是什麼緣故在那時會有那麼多極
4、為重要的大物理學家？這個當然是代表說每一個領域，在不同的時候機會不一樣，而恰巧他們出生在一個物理學正在準備一個新的時代，所以他們能夠抓住機會，做出了輝煌的構想。前年與去年因為這幾位誕生將要達到一百週年的紀念，所以在全世界有好些個慶祝會，而我被邀請在其中好幾個會中去做一些報告。在做報告的時候我就想，在中國的傳統批評藝術裡面，有一個很古老的辦法，這辦法是要用一個字，二個字或多個字描述出一個畫家，或者一個詩人的特點。所以我就想，是不是這四位我也可以同樣的給他們一些幾個字的評價。我想了一下得到的是，Pauli，他的特點是 Power；Fermi，他的特點是 Solidity 跟 Strength；He
5、isenberg 的特點是 Deep insight；Dirac 是 Cartesian purity，等一下我就給大家解釋一下關於這四位我總體的印象。Pauli 的數學能力是在許多大數學家之中最Powerful 的，他最能夠解決非常非常困難的問題。在 1925 年的時候，是由 Heisenberg 帶頭開始了量子力學，這個是二十世紀物理學的重要貢獻，這也是人類歷史上最重要的幾個貢獻之一。可是圖一：Wolftgang Pauli (1900-1958)。圖二：Enrico Fermi (1901-1954)。 物理雙月刊（廿五卷五期）2003 年 10 月714Heisenberg 的數學修養
6、不足，所以他的第一篇文章裡頭，所猜出來的一些東西，他並不知道怎麼能夠解決。這時 Pauli 拜訪他，Pauli 認知到這個 Heisenberg 開始的方向是非常重要的，有不會解決的數學問題他來解決。所以他在幾個月之內就寫了一篇文章，解決了氫氣的光譜問題，他用了 Heisenberg 的方程式，算出來的結果，跟實驗完全符合。這時才使得當時物理學界，覺得Heisenberg 的猜想很周密，可能是非常之重要，這個可以說是 Pauli 一舉成名的道理。不過事實上 Pauli 後來得到諾貝爾獎金不是因為這個工作，因為這個工作雖然重要，可是在物理學的價值觀裡頭，最最重要的是當初猜出來這個方向。Pauli
7、得到諾貝爾奬金的是叫做 Exclusion Principle，大家念過物理也許曉得，這個和剛才朱經武教授(見圖五)所講的 Cooper pairs 有密切的關係，所以需要有 pairs 一對黏著，就是Pauli Exclusion Principle，有密切的，而且很原始性的關係。Pauli 對於物理學是採取非常嚴謹，而且是非常無情的批評的態度，所以大家覺得 Pauli 的物理學是可靠的，有人稱他為Conscience of Physics，可是他對別人有時卻非常不客氣，我自己就領教到這個。先是我在 1949年還是一個年輕的博士後時，我到 Institute of Advanced Stud
8、y 普林斯頓去工作。我去了以後遇見了張文裕 (見圖六) 的太太王承書 (見圖七)，張文裕先生是我 70 年代的老師之一，他那時在普林斯頓訪問，他的太太也是一個重要的物理學家。事實上，他的太太是 Uhlenbeck(見圖八)的得意門生，Uhlenbeck 剛才在電影上，跟他的太太有出現過。Uhlenbeck 是一個大物理學家，他有很重要的領域是關於統計力學，這就是王承書跟他做學生的時候，所發展的方向，王跟 Uhlenbeck的一篇文章是經典的著作。王承書回到大陸以後，對於大陸的國防工作有決定性的貢獻，這個當然是國防祕密，不過有許多的小道消息。我聽過大陸的同位素分離，大家知道我們原子彈要把鈾235
9、 跟 238 分開，這叫同位素分離，同位素分離的工程跟主要的理論工作都是王承書做的。我在 1949 年看見張先生跟王承書的時候，王承書就跟我說，因為他那個時候在 Institute，他剛剛要離開。他跟我說，Pauli 每年都來Institute，這人你可要當心，不太容易過。我當初並不曉得這句話是什麼意思，後來開學 Pauli來了，他發現到我跟一個博士後在合作一篇文章。他對我們的這個想法非常有興趣，於是他就每天早上大概十點多鐘到 Institute 來，他到我們的辦公室，一問就是有什麼新的發展。頭兩次還好，圖三：Werner Heisenberg (1901-1976)。 物理雙月刊（廿五卷五期
10、）2003 年 10 月715後來他發現好像我們沒有什麼新的發展，他就用很諷刺的口吻在那嘲笑我們。這樣搞了幾天以後我們很怕看見他，所以在十點鐘左右，我們就逃到圖書館。後來在 1954 年，我跟 Mills (見圖九) 在 Brookhaven ，因為那年我從 Institute 休假，我到 Brookhaven 去訪問一、二年，有一個年輕的博士後跟我同一個辦公室，叫做 Robert Mills，非常聰明的一個人，不幸前陣子過去了。他跟我在合作的這個工作後來叫做Yang-Mills theory，Pauli 對這個非常有興趣，他聽說後就打電話要我回到普林斯頓給一個演講，是關於我們的工作，所以我就
11、去了。Institute是一個很小的研究機構，沒有學生，所以那天我的演講在一個小教室裡頭，我想不過十幾個人。頭一排坐著的是 Pauli、歐本海默 (見圖十)，歐本海默當時是 Institute 的 director，他同時是美國一個家諭戶曉的人物，因為他是戰時組織美國原子彈的製造者。演講開始時，我到黑板上去開始講，叫做Gauge Theory，我才寫第一個方程式還沒有講兩句圖五:朱經武 ( 1941- )。話，Pauli 就說，你這句裡頭的 B，它質量是什麼(What is the mass of B)？我回過頭來，我說這個我們還沒弄清楚。他沒講話，所以我回過去就再寫了一個公式，他又說，Wha
12、t is the mass of B？我又回過頭來，我說我們研究了半天，我們不會回答這問題，他說，That is not sufficient excuse，這麼一來的話我講不下去，從開始他就在批評。所以我當時就跑到底下坐在第一排，大家就覺得很尷尬，結果過了幾秒鐘，歐本海默就圖四：P.A.M. Dirac (1902-1984)。 物理雙月刊（廿五卷五期）2003 年 10 月716說，We should let Frank proceed，所以我就回去了，他就沒再講話了。後來我整個講完了以後，他沒再問過問題。不過呢，第二天我在我Institute 信箱裡，我信箱還留在那裡，發現有一張小紙是他
13、寫，上面說是 Dear Frank, you make it very difficult for me to discuss physical view yesterday 。這張紙我現在還存在。我當時想最好的政策，就是去面對面，去跟他討論。所以我去找他，不過在私底下這回他到並沒有特別為難我，他只告訴我，我們所做的這個東西，Schrdinger，在三十年代有一篇文章有點像。所以後來 Mills 跟我把那篇文章找出來看了看，確實是有些像。從現在的立場講起來，就是 Schrdinger 他們在三十年代己經在這個方向走，可是沒有走通。而我跟 Mills，還有 Pauli在五十年代，在我們的經歷之後
14、，我們不知道Schrdinger 他們所做的方向，可是我們從別的方向做了以後得出來了我們的文章。這個文章當然現在公認是我一生最重要的文章。因為跟Pauli 的這些關係，我們就學會一點，但如果有點怕 Pauli 那就糟糕了，因為他就會繼續使得你和他的關係變的很困難。所以你必須要說是不怕他，你要是能夠不怕他的話，你就可以跟他的關係非常之好。Pauli 是 1958 年過世的，他在晚年的時候，有許多情緒上不高興的地方。他在 58 年的春天到Berkeley 演講，那個時候有一個科學史的專家叫做 Mehra，Mehra 是 Heisenberg 的學生，可是從最開始他就想要寫科學史，尤其是想寫量子力學
15、史。所以在 58 年他也到 Berkeley 去聽 Pauli 的演講，演講完了以後就常常跟 Pauli 到酒吧間去喝酒。這個是瑞士人的習慣，你每次到瑞士去演講的話，演講完了他們就會請你到酒吧間去喝酒閒聊。Mehra有一天，在 Pauli 演講完了以後，他們去酒吧間喝酒，結果大概 Pauli 回想他自己年輕的時候。他說：【年輕的時候我覺得自己是當時最好的物理學家，是一個革命者，大問題，我是解決他們圖六：張文裕(1910- 1992) (照片引用自福建 省海峽科普網站)。圖七：王承書(1912-1994) (照片引用自中國技術科學專家傳略)。 物理雙月刊（廿五卷五期）2003 年 10 月717
16、的人。大問題確實來了，但別人把他們解決了，我只是一個學者，不是一個革命者】 。停頓了一下他說，我年輕的時候真是十分愚蠢。這個話不只是在 Mehra 後來寫的量子力學史裡頭講的，Pauli也跟別人講過，所以我想這確實是他晚年的時候些不高興。Fermi 比 Pauli 年輕一歲，他是我的老師。我在西南聯大念物理的時候，現在回想起來，西南聯大對於我的教育，對於我有決定性的影響。我念了四年的理科學士學位，又念了二年的研究院，得了碩士學位。這六年之間，我對於物理，不只是學到了一些書本上的知識，而且是對於當時的物理，比較有真正的了解到一個程度，我可以有自己的判斷力。我當時最佩服的理論物理學家，近代的理論物圖八：George Uhlenbeck (1900-1988)。理學家，就是愛因斯坦、Dirac、跟 Fermi。愛因斯坦年紀己經大了，而且他一生不太收學生的；Dirac 也是很少收學生，Dirac 那時候在英國，我去的是美
