2024年8月12日 星期一

Tsung-Dao Lee, 97 歲:談六四。 李政道(~2014 比紐約時報訃聞豐富的白矮星博士論文;費米教法)Nobel Prize. 科學棋談

 John Clauser(2022諾具爾物理𡘾)

對李政道的描述:

最後,哥倫比亞大學天空中最耀眼的明星是李政道,他是該部門所有好、壞品質的化身,甚至可能是其根源。


“TD,大家都這樣稱呼他,他是歌大物理教宗和中國末代皇帝的合而為一。他是個神聖的恐怖分子,以自我為中心,情緒強烈。”


楊振寧、李政道分道揚鑣之後,基本上就不再同台。在台灣就只同時出現在吳大猷的生日活動。在大陸就是和周光召(中國科學院院長)同時出現。




李政道談六四


美籍華裔物理學家、1957年得諾貝爾物理學獎的李政道日前過世,享耆壽98歲。他得獎之年(同屆還有拍檔楊振寧),風華正茂,僅31歲,是歷來物理學獎第三最年輕的獲獎者。李、楊得此殊榮,是因為發現了堪稱石破天驚的「宇稱不守恆(parity violation)」。


所謂「宇稱」,指一物理系統在空間反轉時的對稱性,通俗點講,即一個物理系統在鏡子裏外的表現是相同的(除了左右反轉)。乍看之下,這種對稱性很符合大家的常識和直覺,所以1956年之前,世上幾乎所有物理學家都相信「宇稱守恆」,認定物理現象不具方向性,宇宙不可能有「左傾」或「右傾」的表現。


但原來大家都錯了。在某些情況下,上帝對左、右是有差別待遇的。


李政道、楊振寧在1956年發表了一篇論文,提出「弱相互作用下宇稱不守恆」(弱相互作用負責引發某些極微粒子的放射性衰變),大大震撼科學界。同年,物理學家吳健雄女士和美國國家標準局合作做了一項劃時代實驗,他們觀察鈷-60的β衰變,證實李、楊的宇稱不守恆理論。就這樣,李、楊在發表論文的翌年,即以火箭速度獲頒諾貝爾獎。


若你依然不明白「宇稱不守恆」的奧妙,不妨看看李政道自己在Symmetries, Asymmetries, and the World of Particles(1988年出版)一書內所打的譬喻。他叫讀者想像兩輛性能裝置完全相同而互為鏡像的汽車:一輛的司機座位在左前方,油門踏板在他右腳邊,另一輛的司機座位在右前方,踏板在他左腳邊;兩輛車用同樣的汽油,容量也一樣多。


假設一輛車的司機以順時針方向撻匙,用右腳踩油門,另一輛的司機則逆時針方向扭匙,以左腳踩有門,你按照常識,會認為兩輛車的行駛方式有分別嗎?李政道的答案是:假若你以β衰變源作為汽車撻火裝置的一部分(這是可行的),這兩輛互為鏡像的車(即除了左右掉轉外,其他條件一模一樣),將以完全不同的速度行駛,甚至於行駛方向也可能迥異。


大自然這種詭異現象,的確令很多人困惑,也難怪毛澤東1974年在中南海接見李政道時就不停追問他,物理的對稱或不對稱到底有何重要?李、楊的創見,讓科學家更透徹地瞭解微觀粒子的交互作用,也把解釋宇宙萬物本質的模型修訂得更精細,影響可謂極其深遠。


李政道毫無疑問是個聰明絕頂的人,對科學界也貢獻良多,但關於他的為人或政見,我則無從評價。比方說,有個問題就一直縈繞我的心頭:李政道到底為「六四」做了什麼樣的證詞呢?


1989年6月,李政道本尊就在北京主持中国高等科學技術中心的一個物理研討會,該會議匯聚了很多外國學者,他們都見證了六四事件。1990年,研討會的英文論文在外國結集出版,書名Fields, Strings, and Quantum Gravity: Proceedings of the CCAST,李政道以英文寫序,尾聲寫道:


In April and May, nearly a million Chinese publicly expressed their wish for the future of China. Several hundred died on the morning of June 4; many were idealistic and innocent. To honor their memory and to express our grief, this volume is dedicated.(注1)


意思是:「在四五月,近百萬中國人公開表達他們對中國未來的盼望。6月4日早上,數百人喪生,許多是懷抱理想的無辜者。謹以本書悼念他們。」


李政道一字一句寫得很清楚:數百人在六四早上身亡。但奧妙的是,1989年《九十年代月刊》有一篇〈李政道談六四見聞〉,一開始引述李政道當年9月18日在復旦大學演講談六四見聞,卻是說:「現在事情的真相已經清楚了,真正在天安門廣場上的學生,沒有一個被打死。」(注2)


同一個人,差不多的時間,居然在不同地方講截然相反的話,人性的奧妙跟物理實在不遑多讓。如果人性研究有諾貝爾獎,我認為應該頒予提出「真心話用外語講,真心好多」的黃子華。李政道已經證明了,不但物理世界有左右之分的「宇稱不守恆」,人間的言論同樣有中西方的「不對稱性」。



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耶穌說:「一粒麥子不落在地裏死了,仍舊是一粒;若是死了,就結出許多子粒來。」

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圖/李政道

"Trying to understand the infinite wonders of nature with our limited human intellect is a story that has no ending." 


Physicist Tsung-Dao Lee has sadly passed away aged 97. 


He dedicated his life to researching parity violation and particle physics. His first work was on the renormalisable field theory model, better known as 'the Lee Model'. 


When he received the 1957 physics prize, at the age of 30, he became the second youngest scientist ever to be awarded the Nobel Prize in Physics. Lee shared the prize with fellow friend and colleague Chen Ning Yang. 


Read more about Lee: https://www.nobelprize.org/prizes/physics/1957/lee/biographical/




陳健邦,李政道(~2014 比紐約時報訃聞豐富的白矮星博士論文;費米教法)。我們再來看錢德拉塞卡( S. Chandrasekhar),這也是陳健邦在研討會上舉出的例子。不過點到即止,沒有深究。《思與花開》裏〈難堪的挫折〉和〈求真與求美〉兩篇是從李政道對白矮星的研究,直接切入錢德拉塞卡的故事的。李政道一九五○年的博士論文在天文學方面,寫的是白矮星,所以他先到白矮星理論的創建人錢德拉塞卡工作的天文台與其共事過幾個月。錢德拉塞卡一九八三年獲得諾貝爾獎。得獎原因據陳先生說是他半世紀前對恆星的研究,主要內容是對白矮星的結構和變化的精確預言。是一九三五年年初在英國皇家天文學會的大會上發表的。就在他宣讀論文之後,當時最炙手可熱的天文學大師愛丁頓反駁了他的觀點,且立時把他的論文當眾撕成兩半。這篇論文實是黑洞的萌芽,經此震天撼地的一撕,不只黑洞的研究停頓多年,而錢氏遭此公然侮蔑,在英國再也無法立足,只有橫跨大西洋落腳美國。然而他不但忍受了屈辱,而且理解愛丁頓的火氣是來自他自己根深柢固的成見,而未予以反擊。這兩篇散文均寫得清楚,卻不易明白,因為所牽涉的背景知識太複雜。陳健邦所謂的跳躍式的語言,至少有部份理由可能是讀者追不上陳先生在知識上的苟日新、日日新、又日新。註釋本的出版似乎有其必要。http://hk.apple.nextmedia.com/supplement/columnist/%E7%AB%A5%E5%85%83%E6%96%B9/art/20120415/16248166


Tsung-Dao Lee, 97, Physicist Who Challenged a Law of Nature, Dies

1946

At 31, he and a colleague won the 1957 Nobel Prize in Physics Dr. Lee became Dr. Fermi’s sole doctoral student in theoretical physics, meeting with him every week. what scientists thought, are not always symmetrical.


 Dr. Lee explained in the 2007 interview with the Nobel Institute.

“‘You see,’ he said, ‘there are things that I would like to know,’” Dr. Lee recalled Dr. Fermi saying. “‘Lee, why don’t you look up and give me a lecture next week.’”

“I was very happy to teach Fermi,” Dr. Lee added. “Of course, this is an excellent way of building the student’s confidence. And then he would ask me questions and I would have to answer.”



“Newton realized the force is a function of space, and he knew the function,” Dr. Lee said. “One was elasticity. It’s linear in the distance. And the other one is gravitation. So once the left-hand side is a nonfunction of space and the right-hand side is acceleration, then you can solve it to be right. I thought, ‘That’s interesting.’ But that was not the thing that was stated in the book, so this was my approach.”


。。。。。。科學棋談


〈諾貝爾物理獎得主李政道過世〉


和楊振寧共同發現弱交互作用下宇稱不守恆,而一起獲頒1957年諾貝爾物理學獎的李政道,於前天2024年8月4日過世了,享耆壽97歲。


李政道和楊振寧獲獎時都是中華民國國籍,尚未入籍美國,兩人成為首度獲得諾貝爾獎的華人,而當時尚未滿31歲的李政道更是二次大戰後至今,諾貝爾獎科學領域最年輕的得獎者(歷史上比他年輕的得獎者也僅有勞倫斯·布拉格與海森堡兩人)。


李政道赴美之前的求學之路並不順遂。中學時因抗日戰爭未能畢業,而於1943年以同等學歷考入遷至貴州的浙江大學物理系。第二年日軍進入貴州,浙江大學停學,他於1945年再轉學到昆明的西南聯合大學。抗戰結束後,西南聯大停辦,李政道因此大學也沒畢業。不過既沒高中學歷也無大學文憑的他,在導師吳大猷的推薦下,隨即於1946年赴美就讀芝加哥大學。


大他四歲的楊振寧也在這一年進入芝加哥大學,1948年拿到博士學位, 兩年後李政道也拿到博士學位。楊振寧於1949年獲邀至普林斯頓高等研究院,李政道又是在兩年後跟上楊振寧腳步。當時普林斯頓高等研究院的院長歐本海默曾說,他最喜歡看到的景象,就是楊、李走在普林斯頓的草地上。


1953年,李政道離開普林斯頓,到哥倫比亞大學任教,但仍常和楊振寧討論粒子物理,兩人尤其關注剛發現沒多久的「θ-τ之謎」。


科學家從宇宙射線射入雲霧室的軌跡發現兩種新粒子,分別是會產生兩個π介子的θ粒子,和產生3個π介子的τ粒子。偶數個π介子的總宇稱(parity,粒子的某種量子特性,只有+1和-1兩種)是正,奇數個π介子的總宇稱是負,根據守恆定律,衰變前後的總宇稱不變,因此可反推θ的宇稱為+1,τ的宇稱為-1,兩者是不同粒子。然而這兩種粒子無論是質量、電荷和壽命卻又完全一樣,儼然是同一種粒子,令科學家百思不解。


李政道和楊振寧兩人大膽懷疑θ和τ根本就是相同的粒子,只因為宇稱守恆在弱交互作用(也就是輻射衰變)中並不成立,因此允許衰變成不同的總宇稱。


這可是驚世駭俗的想法,因為從能量守恆、動量守恆,到角動量守恆,守恆定律已是物理的基本法則。而這些在理論上也都可分別對應到數學上不同的對稱性:能量守恆對應到時間的平移對稱、動量守恆對應到空間的平移對稱,角動量守恆則是對應到座標軸旋轉對稱;而鏡像對稱便是對應到宇稱守恆。


守恆定律已經過無數實驗的驗證,屢試不爽,怎麼可能會在弱交互作用中不遵守宇稱守恆?!因此,當李政道和楊振寧於1956年10月發表論文後,招來各界的質疑與訕笑,包立、費曼也公開表示敢打賭他們一定是錯的。沒想到,也在哥倫比亞大學任教的吳健雄女士,隨即在聖誕節後以實驗證明弱交互作用中宇稱並不守恆。沒多久,其他團隊也以不同實驗獲得相同結論,李楊二人因此史無前例地在隔年便獲得諾貝爾物理學獎。


遺憾的是,他們兩人隨後就因為誰的貢獻大而關係破裂,從此不相往來。李政道自己在1986年撰寫的〈破缺的宇稱〉一文中,對於兩人關係寫了這樣的比喻:

「一個陰暗有霧的日子,有兩個小孩在沙灘上玩耍,……。結果,他們發現了黃色帝國的寶庫。他們的這項功績使他們獲得了重獎,深受人們的羨慕。他們名揚四海。多少年過去,他們老了,變得愛好爭吵。記憶模糊,生活單調。其中一個決定要用金子鐫刻自己的墓誌銘:『這裡長眠著的是那個首先發現寶藏的人。』另一個隨後說道:『可是,是我打開的門。』」


如今李政道已經過世,不知道楊振寧是否會盡棄前嫌,發表怎樣的悼辭?





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