《医学物理学》课程教学资源（参考资料）风格与传统——杨振宁等名家论量子力学

风格与传统—杨振宁等名家论量子力学名家风格 李华钟 中山大学高等学术研究中心.州51027 [摘要]本文引用理论物理名家对量子力学创立时期的名家科学风 格的评论，根据一些未发表的记录资料（包括本文作者的笔记）和国内未 见公开发表引用的资料，试图说明科学风格和科学传统的关亲和重要性 并希望引起人们珍惜中国近代科学(20世纪以来)的弱势且短暂的传统。 1理论物理学家谈“风格” 我这篇文章原先的题目是：“名家论量子力学名家”，含义很清楚，要更清楚 点就是：记述杨振宁，H.Kramer,.M.Bery等名家评论量子力学的名家Dirac Heisenberg,Bohr,Pauli等。现将题目改为（风格与传统），以强调本文第4节关于 传统的论述。 杨振宁在许多次公开的演讲中都讲到Dirac和Heisenberg,他的评论是者眼于 两人极不相同的风格，从他们的科学论文来看他们研究的风格、品味和境界。本来 这些词汇是文学艺术的常用词汇，把它们用到物理学的理论科学和表述，恐怕这也 是一项创造。自从2002年（物理）转载了1997年杨振宁“美与物理学”这篇演讲 (以下记为[文1])的文稿后，这一方面的论述，相信国内许多物理学者都已经熟 知，毋庸赘述。不过，我有幸在这份演讲前和后都听过杨振宁另外几次演讲，接受 了那一篇文章([文1])之外的信息，那同样是十分有趣，十分富有启发和十足的 “名家论名家”风采。在杨振宁的影响下，纽约州大学石溪理论物理研究所的M Dresden说，他与杨振宁共事25年，常讨论到大物理学家的风格。在2002年台湾 清华大学庆贺杨70寿辰的会议文集中，M.Dresden写了一篇题为“论物理中的风 格和品味”，把这个话题很认真地作了一番研究2。有趣的是在文中除了把Dirac 与Heisenberg作一对，Heisenberg和Fermi作一对的对比之外，还把杨振宁和 Uhlenbeck在统计物理相变的研究风格也作了一番对比。 本文是记述名家论名家，对于量子力学本身的物理可谓涉及很少，尤其不触及 量子力学的哲学问题，不妨视之为名人闲话。 2两类“天才” 物理学的传记作者往往把物理学的天才分为两类。例如，M.Bery)引用

·68· 量子力学朝花夕拾一教与学篇 M.Kac的说法和费曼传记的作者J.Gleick引述了另一位数学家的话，说：世界有 两种天才，一种是“普通的”天才，另一种是如魔术师般“神奇的天才。所谓“普 通的”就是说比我们聪明几倍几十倍，比我们多了些好运气，毕竟我们可以理解他 的心思。所谓“魔术师“般的天才，是指他的思路运作是我们完全理解不了的，不知 道他怎么会想出来。Berry引述M.Kac的分类也是这样。Dirac就是魔术师型的 天才，费曼也是这类天才。杨振宁把Dirac方程称为“神来之笔”，不过Dirac和 Feynman不同，“Dirac是如此的精确，透明，没有一点点含糊，而Feynman反倒喜 欢一些探索式的模型”。“因为他觉得顺着这些模型说不定就会找出真正的答案， 他相信一点点不精确一点点模糊反而有助于表达”。Heisenberg自己说他是东 寻西觅.雾中摸索，忽然大悟，可是在他人看来他的风格，还是如同“雾里看花”。当 N,Bohr谈到Dirac时说：Dirac是所有“物理家中有着最纯净的灵魂"(purest soul in physics),据说又说过，Dirac“身上没有-一根多余的骨头”，M.Bery写Dirac的成就 的文章，讲到Dirac的“明锐的智点之光时"，引述J.Wheeler的话：Dirac不会投射 半明不暗的阴影(penumbra),文章结尾一句话说：“Dirac是个魔术师3 人所共知在[文1]中，杨振宁用中国古典诗句的高度抽象境界来描绘Diac “性灵出万象，风骨超常论。”“秋水文章不染尘”用“无中生有，石破惊天”的“神来之 笔”描写Dirac方程，引出电子自旋，负能级，这些全新概念给人们的感受。Dirac文 章和讲话逻辑严密，问题直接，没有废话，清楚透彻。1983年杨振宁在香港中文大 学对物理系研究生讲课s,把Bohr和Dirac作了比较。他说：“Bohr风格与Dira 刚好相反，本来懂的东西，同Bohr一讨论，就变得不懂了。因为Bohr会把一切复 杂的事都一齐摆出来，Bor写一篇文章，每一句话都要做到能在各种不同情况下 都站得住，所以一篇文章每句话一改再改，有人说同Bohr合作是一件exhausted (弄得筋疲力尽)的事。5 杨振宁说：量子力学的重要人物早期工作几乎都有错误，除了Diac之外，没 有一个没有错误，只有Dirac一开始就对。Heisenberg在24岁时写了引进量子力 学的文章，但其他文章后来看是错的，量子力学发展史写不出来，因为每个人都写 过stupid paper(愚蠢文章)所以大家都不写了。量子力学发展史要由一个未参与 量子力学发现过程的人来写，以一个旁观者的立场来写。 名家在评论量子力学的大名家时，不讳言谈他们的缺点错误，一个真实的人物 历史对于后学者会更富教益。传统正规的科学历史和传记都是记录正确和成功的 面，只记录成功者（社会历史则除了记录胜利者之外也同样记录失败者，刘邦和 项羽就是一对)。国内曾经出版过两本专讲大物理学学失误的事实的科学小品著 作，如今国内的一种风气，说不得错误，说不得批评。我这段引述之言，是想告诉大 家，名家尚且如此，何况科学追星族潮流中的小小沙子。 Dirac独特的言行，传说不少，有一个例子是杨振宁讲的s1,他用以说明Dirac

风格与传统一杨振宁等名家论量子力学名家风格 ·69 的异想。王竹溪先生早年留学英国，常与Dirac下围棋，Dirac棋术不高明，Dira 说应当发明一种没有边角的围棋，即是在一个Tous上下子的围棋。我想可能D c利用边角的技巧比较差，他干脆不要有边角的棋盘，也许在他看来带边角的棋 盘不如Tous来得美。M.Dresden2引介了名家对名家风格的分类：F.Dyson把物 理学家分为开枝散叶者(diversifier)和汇合百川者(unifier)。前者注意去深入展开 细节，后者追求统一总览。H.Kramer把物理学家风格分四项对比，一是形式论者 与实在论者，前者在数学结构，逻辑演绎上下功夫，后者对实验和唯象的途径感兴 趣。Kramer坚持一个好的物理学家必须对这两方面兼而有之。第二对项目是绝 对的思考和语言思考，前者在发展他的理念和执行他的方案分析，计算都不用说许 多话不兴语言的描写磨琢，只要直截了当，一针见血地表达清楚。Dirac,Femi和 杨振宁都是如此，而语言思考者用语言形象去表达他的思想理念，表露智力的过 程。因此文章推敲磨琢一再，无疑Bohr是这一类。Boltzmann也是这类型，拿音乐 比较，Mozart是前者，Beethoven是后者。第三项是自信十足的和并不自信的物理 学家。前者我行我素，后者瞻前顾后，怀疑自己所做是否为重要的问题，是否走错 了（也许Planck是一例子）。第四项是严肃的物理学家和觉得物理学很好玩，如玩 杂要的物理学玩家。不用说，Bohr,Heisenberg都是前者，Feynman是道行最高的 后者。据M.Dresden说，Kramer也是后者，他和Bohr,Heisenberg的讨论时常玩世 不恭，大开玩笑，惹得Bohr,Hleisenberg恼火。Kramer曾做过一个演讲，题目是： “物理学的心理学层面”。杨振宁说过，科学家风格有许多不同（当大家都做相同的 问题)，这应该属于心理学的范畴。 3判别风格 分别一个名家的风格当然不只是看他的表达方式，同样要看他选择的物理的 喜恶，解决问题的手法。杨振宁说判别风格可以从作者要问一个什么样的问题 来看。有人问原则性的问题，有人问现象性的问题.，Diac总是从普遍的视点 来问问题。例如：在量子力学方程提出后，许多人在问如何解决氨原子问题，但 Drac问的是如何总结量子力学是否自治的理论。又可以从喜欢什么方法去探素， 攻入和解决问题，来看风格。例如，有人喜欢猜，Femi就能够猜出数字的结果，他 做反应堆就是半猜半推演很快得出结果。有人喜欢用严谨的数学，有人就不喜欢， 太严谨就往往把真正要解决的问题忘掉。做实验有人喜欢把仪器擦得很亮，放得 很整齐，有人就不是这样。Femi在芝加哥要上机床做工件，Femi的特点是恰到 好处。如果只要做到1mm精度便够，他决不会去做到1/10mm的精度，有些人就 不是，做不到1/10mm精度，就总是不舒服。当科学家表达他的结果时，注意什么 和不注意什么也是科学家风格的标志。例如，Dirc写文章他不但写请楚每一步， 还告诉你别的办法为什么不妥，通过他的取舍，把他的思路表达得更清楚。对运用

·70 量子力学朝花夕拾一教与学篇 数学也是风格的标志，P数学基础深厚，运用数学能力很强，他善解各种复杂的 方程。25岁就解决氦原子光谱就是一个例子，但是Dac就不是这种数学功力深 厚的人，他不使用数学去攻关键，而是创造新的数学。Bor也是数学不很强 Heisenberg引进了量子力学观念写出方程，但他不知道这是个矩阵方程，而是M. Bom和J.Jordan看出是矩阵代数，但大家都不会解，半年后Pauli很巧妙解出氨光 谱解了矩阵方程。Rutherford自己说看见积分就怕，但是他问的问题都是最重要 的。Pui的数学功底那么好，年轻时锋芒毕露，十几岁写出了很有影响的文章， Pui在58岁时说道，他知道了许多物理学重要问题，但解决的不是他，他做了很 象样的工作，但没有最决定性的工作，解决问题的是别人。Paui没有像Dirac提问 题的习惯，没有抓到最重要的问题 2002年在香港中文大学为杨振宁八十寿辰的学术报告会上，杨振宁又再一 次评论量子力学的大师们，对于Pauli,他说：Paui极为严谨，被认为“是十分可信 任的"物理学家，有人称他为“物理的良知”"(conscience of physics),”。Pauli自己 说：“年轻的时候我以为自己是当时最好的理论物理学家，是一个革命者，大问题来 了，我就是解决它们的人。大问题确实来了，别人把它们解决了。我只是一个学 者，不是一个革命者”，“我青年的时候十分愚蠢”，这就是Paui在1958年58岁时 对量子力学史作者Mehra讲的话。杨振宁把Pauli,Femi,Heisenberg,Dirac放在 起作比较，他打在屏幕上是 Pauli-—Powerful数学能力是最强 Fermi- —Solidity,Strength 坚实稳重，做人做物理都如此 Heisenberg-Deep insight 深刻的洞察力 Dirac -Cartesian,Purity 清楚，直接，没有渣滓，美，妙，清纯 这里我想应该加入与上述密切相关的一个话题，就是关于Einstein。杨振宁 在1980、1983s1、2002年o1三次演讲都讲过·A.Einstein。他说s:Einstein敢 于问人所不敢问或不敢想的问题。狭义相对论看似简单，但Einstein问的是一革 命性的问题，时间是否相对的？Lorentz和Poincare都曾经讨论过相对论的四维变 换。但他们还是把功绩归之于Einstein。.因为Lorentz,Poincare并不懂得这个变 换的物理意义。他们不敢认识时间不是绝对的，他们只有时间是绝对的经验 Einstein指出时间不是绝对的，这是高明之处，这也是Einstein其他工作的特征， E.Whittiker僧经有异议，他写相对论书上的一章，称之为Poincare狭义相对论 因为Poincare最早用了这个名词，但是Whittiker也，承认Poincare没有懂得这个物 理。杨振宁进一步指出：达到和接近一个发现是根本不同的，历史上充满许多接近 发现的事例，但能够真正解决问题的很少，Einstein是真正地解决了问题。 ,其他讲到Einstein的文章参看文献[10]

风格与传统一杨振宁等名家论量子力学名家风格 ·7列 2002年杨振宁80岁，在香港中文大学为他举办的学术讲座上有一个演讲。 演讲完毕，听众提问，有一位年轻人（很可能是大学高年级或研究生）问，杨先生您 评说了许多位大物理学家的风格，那么您对您自己的风格有什么说法？此时全场 鼓掌，但是杨振宁当时没有正面地回答这个尖锐的问题，我只记得他重申他过去说 过，他最崇拜和欣赏三位大师，D(Dirac),E(Eienstien)和F(Femi)。M.Dresden 在10年前(1992年)的文章中却代杨回答2：他写道：“杨描述他自己的风格是(1/ 3)(D+F+E)。"如果把这个式子理解为是几种偶像风格的混合，Dresden认为这并 不准确，“因为这三者并不共容(compatible),D,F和E并不对易。”Dresden认为杨 采纳了又修整了三者风格的元素，从而成长了自己的风格，有的工作类似Femi, 有的又近乎DraC,有的工作看似简单，他似乎只是顺手扭转一下，却得出完全改变 的结论，就有点像Einstein,像我们的俗语：四两拨千斤，举重若轻。Dresden举了 一个十分著名的例子，W©yl的标度不变性(Weyl称之为规范不变性)，经杨振宁修 整为相位不变性，以后就产生了规范场理论。D,E,F风格元素的结合，也是一种 化合，形成了非凡的独树一帜，深邃的洞察力，原创性和完美无暇的逻辑，也像我们 常说：功底深不可测，超上乘功力。这个问题的展开和探究将超出量子力学的范畴 了，也超出了本文题目的范围。有兴趣的读者请参看参考文献[2]” 4传统和风格 物理学研究的是客观的事实，理论是寻求规律性，而风格这类元素是主观性很 强的，我们谈物理学家的风格，似乎只有知识欣赏价值，并不对一个要做物理学研 究者的人有实质的帮助。我认为其实不然，物理理论研究者只要是真正深入和渗 透了前人智慧源泉就自然有风格品味，境界的感知，特别是这个问题与科学传统的 积累很有关系，杰出人物超凡脱俗风格的出现是科学传统积累演练的体现，是建立 在深厚的文化底蕴基础上的。西方近代科学有700年历史形成了它的传统。牛 顿的Principia出版在1687年，欧几里得的（几何原本）就更早得多。这两本著作奠 下了西方自然科学传统的两块基石 一逻辑和几何。今天我们知道的量子力学名 家大师的风格是几百年的传统延续下来。中国要出现这量级的名家大师，需要有 几代十几代的积累。这些大师们的风格，体现的是物理的洞察力，选题的眼光， 阔的视野和准确的角度，各自练成的解问题的手法武器和绝招，并不是一种供鉴赏 的T桥冤裳。这些东西不是靠书本文献可以学得来，而是一代代的言传身教和揣 摩体会。举个例子，中国京剧有十分深远悠长的传统和底蕴，有许多流派，中国人 不需要专门注意一般都能欣赏它的程式动作，眼神，身段。但是西方人就不然了， ·文献2]中把杨振宁和Ubck两人在相变统计物理的研究的风格作详细的对比，它超出本文题 的通盖，本文不打算复述，有兴趣的读者请参考该文

72 量子力学朝花夕拾一教与学篇 他没有自小接受中国的文化传统，中国人接受西方近代科学时，正是缺乏这种传 统，我们曾经有过近代科学的文化积累。例如，杨振宁说：1938年他在西南联合大 学读书时，老师的“教学水准已达到世界级的”。然而这个早期的积累，被日本人的 侵略打断了。1949年之后中国科学技术虽然在“全面学习苏联”引导下有不少缺 点，但到文革前也有了一些自己的传统。“两弹一星”“航天载人”等成功证明文革 前科学技术的教育是有很有效的成分的，不应完全否定。可是现在高等学校中这 一传统已经受到很大的冲击，换来了西方形式却抓不到西方科学的实质的形式主 义运作。大师们评论量子力学名家风格，给我的启示是，它们体现西方科学的文化 底蕴和传统。“引进”是一个开头，但不本土化是不能生根的，技术是可以引进，但 传统是不可以引进的，传统是积累而来，并非输入，更不是炒作包装的成品。在中 国名家论名家在文学艺术哲学历史上多的是，在近代科学就很少见了，这也是我们 缺乏传统缺少底蕴，但愿杨振宁撒下的论名家风格的种子，能萌发出珍惜中国科学 传统（哪怕是一点点）积累的善心 杨振宁在1986年南开大学授予他名誉教授仪式上的讲话说：“我想，科学传 统是非常主要的，.，科学的风格非常重要。风格的发展是与传统有极密切的关 系的。”“一个传统建立起来是相当困难的，但把它毁灭掉是一件很容易的事情，德 国在19世纪末20世纪初所建立的深厚的物理学和数学的传统在二三年之内就烟 消云散了”。但愿人们珍惜和保护中国虽则短暂仍然是可贵的近代科学传统 5声明及感谢 作者1983年听杨振宁教授演讲的笔记，未经杨先生本人审阅。本文中引用资 料有文字记载发表文章可引的原文或译文均加“"”引号。如不是原文全译或根据个 人笔记或记忆用xxx说：如不属上述情况，那可能是作者个人之见。作者感谢香港 中文大学杨振宁办公室提供杨振宁2002年演讲的Power Point Copy。.1999年 杨振宁在中文大学新亚书院金禧讲座的记录稿。 参考文献 1杨振宁.美与物理学.香港：二十一世纪.1997：（物理）2002年4期转载 杨振宁，读书与教学四十年.香港中文大学二十周年纪念讲座，香港三联书店出版，1983 扬报宁.读书教学再十年.台湾时报出版，1995 Einstein n Contemporary Physics,在香港大学的演讲.198 杨报宁.Lectures on Frontiers in Physics.在韩引国物理学会，第一次李昭辉(B.W.1e)纪念讲座的演讲，198刘 杨振宁.二十世纪物理学.香港，二十一世纪.19g0,。.1 杨振宁对称和物理学，香港 二十一世纪.1995，.6 场振宁.敏子论，对称和相位因子 一二十世纪物理学的主旋律，百年科技回顾与展梨，上海：上海科技出 版杜，2000

风格与传统一杨振宁等名家论量子力学名家风格 .73 2 M.Dresden.On Personal Styles and Tastes in Physics.Chen Ning Yang-A Great Physicst of the Twenticth .Paul Dirac:the purest on Physics Physics World Feb. 4JGk理查·费曼一天才的轨迹.黄小玲，李静宜译，牛顿出版社，1993 5杨振宁.1983年在香港中文大学物理系研究生讲课，李华钟的笔记（未发表） 6畅振宁.我所认识的物理学家.在香港中文大学主办杨振宁人十华诞学术讲座的演讲（未发表），2002 1B32761 8畅暴宁.重视科学传统，杨振宁演讲集，天津：南开大学出版社，1980,164 9畅振宁.中国文化和科学.香港中文大学新亚书记金禧讲座（未发表），1999 0杨振宁.杨振宁演讲集.天津：南开大学出版社，198