核心提示:
楊振寧和李政道是因為推翻宇稱守恆獲得1957年的諾貝爾物理獎的,而李政道提出宇稱不守恆問題是以他為主解決的論據,與過去文獻所載的事實不符。
研究膺標量是解決宇稱不守恆問題的
突破口。李政道說他1956 年4月獨自想到要研究膺標量,這與文獻不符。從2004年以前李寫的有關宇稱不守恆工作歷史的文章中,說明他是在1956年5月才清楚應該研究膺標量的。吳健雄和史瓦茲的回憶也都不能證明李曾在1956年4月想到要研究膺標量。
將研究方向由奇異粒子轉向β衰變是推翻宇稱守恆工作關鍵的發展,它是楊振寧提出來的。早在1950年楊就在β衰變方面做過研究,熟悉這個領域;而李是在1956年5月和楊討論後才要去向吳健雄借β衰變的著作來讀的。
關於文章署名順序問題,李政道曾責備楊振寧不遵守學界習慣,按合作者姓氏英文第一個字母的順序來署名。但從那時期李和別人合寫的三篇文章的署名看,也有合作者英文姓氏的第一個字母的次序在李之前、可第一作者卻是李的情況。
今年初,季承著《李政道傳》出版,述及李政道、楊振寧發現宇稱不守恆的經過,及李、楊關於這段歷史的不同表述,再一次引發了人們對李、楊之爭的關注。關於季承的《李政道傳》,關於李、楊之爭的是非,媒體上已有不少報導和討論。本刊今發表潘辰先生的文章,希望有助於相關史實的辨析和核實―D―D為此目的,本刊也歡迎與潘辰先生看法和立場不同的人投稿給我們。
楊振寧和李政道兩位先生因為推翻宇稱守恆獲得1957年的諾貝爾物理獎,這是中國人第一次得到諾貝爾科學獎,中國人都引以為傲。李在1971年發表文章,宣稱這項工作是以他為主,楊為輔(李政道《弱相互作用的歷史》,1971);楊在1983年列舉事實說明李的敘述不實(Yang,Chen Ning,Selected Papers 1945-1980,With Commentary,W.H.Freeman Co.,San Francisco 1983pp.26-31.);2004 年季承等編了《宇稱不守恆發現之爭論解謎:李政道答〈科學時報〉記者楊虛傑問及有關資料》(季承、柳懷祖、滕麗編,甘肅科學出版社2004年版,以下簡稱為《答記者問》)一書,進一步宣稱這項工作是李突破的;今年季承又推出《諾貝爾獎中華風云:李政道傳》(國際文化出版公司2010年版),重複了《答記者問》一書中關於李、楊之爭的敘述。據季承自述,出版這本書得到李的支持、指導和提供材料(《濟南時報》2010年1月8日),出版之前,李看過這本書的初稿(《廣州日報》2010年1月9日)。該書出版後,物理學史學者、物理學教授楊建鄴撰文指出了書中好些讓他「無法理解」之處(《中華讀書報》2010年3月3日),接著楊振寧為文澄清了書中幾項錯誤或歪曲的敘述(《中華讀書報2010年3月17日》)。
雖然季承說他「所採用的材料都是有資料可循的」(《濟南時報》2010年1月8日),可是那兩本書中的敘述,除兩位楊的文章指出的問題以外,還有許多和文獻資料不符。這些資料包括《答記者問》一書所附九篇參考文獻,其中有三篇還是李自己過去寫的宇稱不守恆工作歷史的文章(李政道《弱相互作用的歷史》1971、《破缺的宇稱》1986、《往事回憶》1988)。下面是兩位楊的文章中沒有指出的另外幾項和文獻所載不符合之處。
李說他獨自想到要研究膺標量和文獻不符
1、想到要研究膺標量是解決宇稱不守恆問題的突破口,《答記者問》一書中李提出他在1956 年4 月獨自想到要研究膺標量,可是2004 年以前,李寫的宇稱不守恆工作歷史的文章中,都寫道他是在1956 年 5 月才清楚應該研究膺標量的。現將李《答記者問》書中所述和2004 年以前李寫的有關內容對比如下:
(1) 《答記者問》中李說,他在1956 年 4 月獨立地想到要測量膺標量:「宇稱不守恆思想的突破是我在1956年4月上旬獨立地做出的,與楊振寧無關。」(《答記者問》P3)又寫道:「要解開θ-τ之謎,就要去測量……膺標量……。這就是宇稱不守恆思想的突破。」(《答記者問》P6)
(2)可從1971 到1988 年,李都說他是在1956 年5 月才清楚應該研究膺標量的:
1971 年李寫道:「……我從吳健雄那裡借到一本齊格班編的有關β衰變的權威著作……在我們把齊格班的書通讀一遍之後,重新用新的相互作用推導了所有的那些老的公式,我們就十分清楚了,在那個時候,甚至連一個能證明在β衰變中宇稱是守恆的實驗證據都沒有。這說明我們是多麼愚蠢!……缺少證據的原因在於這樣一個簡單的事實,就是沒有人做過任何努力去從看來好像左-右對稱的安排中專門挑出膺標量進行研究。」(譯文見《答記者問》參考文獻P143-144)
1986 年李作了同樣的敘述:「……我們很快讀完了齊格班的書……不存在證據的理由是一個簡單的事實,就是沒有任何人曾試圖從看來似乎是左-右對稱的安排中去觀察一個膺標物理量。」(譯文見《答記者問》參考文獻P243-244)
1988 年李又一次寫道:「……我們循齊格班的書的路線疾速行進……沒有證據的原因在於一個簡單的事實:即從來沒有人嘗試過在看起來左右對稱的條件下觀察一個物理上的膺標量。」(譯文見《答記者問》參考文獻P265-268)
那麼,李是在什麼時候借到齊格班的書的呢?1988 年李還寫道:「5 月初的一天,他 (按:指斯坦伯格[Steinberger])來看我 ……第二天早晨,楊振寧從布魯克海文開車到哥倫比亞大學,我們深入熱烈地討論了一天……我們分別後各自檢查β衰變中的宇稱問題。β衰變當時已是一個歷史很長並且積累了大量知識的領域。……吳健雄是世界上在這一領域的大專家。……我於是拜訪了她……她對此極感興趣,並借給我齊格班編輯的β衰變的權威著作。」(譯文見《答記者問》參考文獻P265-268)
很清楚,按照李過去多次寫的,都是在1956 年5 月借到一本有關β衰變的書,讀過那本書,經過計算,才清楚要研究膺標量的。
2、吳健雄和史瓦茲都沒有證明李曾在1956年4月想到要研究膺標量。
在《答記者問》書中李寫道,吳健雄 1972 年和史瓦茲1988 年的回憶可以證明,他曾在1956 年4 月上旬獨自想到要研究膺標量。可是李引用的兩人的回憶,都沒有顯示4 月初李就想到要研究膺標量。
(1)李所引吳的回憶是:「1956 年早春的一天,李政道教授來到……我的辦公室。他先向我解釋了τ-θ之謎。他繼續說如果τ-θ之謎的答案是宇稱不守恆,那麼這種破壞在極化核的衰變的空間分布中也應該觀察到:我們必須去測量膺標量 〈σ p〉,這裡p 是電子的動量,σ是核的自旋。」(《答記者問》P11)李在1988 年寫得很清楚,他是在1956年5月,和楊討論後清楚了要研究膺標量,然後才去拜訪吳的(譯文見《答記者問》參考文獻P265-268)。很清楚,吳回憶的是發生在5月初的事。
吳稱5月初為早春並不奇怪,吳的辦公室在紐約,1956 年紐約市春暖的天氣來得晚。根據紐約市的氣象記錄,那年4 月紐約市還下了10釐米的雪,平均氣溫不到12℃,5月份氣溫升上去,才會有春天到來的感覺。
(2)李所引史瓦茲的回憶是:「當他 (按:指史瓦茲的共同工作者斯坦伯格)在會後(按:指1956年4月3日到7日的羅徹斯特會議)與李政道討論二面角的分布時,李有一個非常重要的想法。李建議斯坦伯格,讓我們把數據從Φ=0到Φ=2π進行劃分。」(《答記者問》P7)史瓦茲接著寫道:「我們又重新分析了這些數據……不足以得出什麼結論。」(譯文見《答記者問》參考文獻P254-255)由此可見,李的建議並沒有引出宇稱不守恆的突破。史瓦茲的回憶中,並沒有李向他提出要研究膺標量之事。
3、2004 年前的文章中都沒有李曾提出要研究膺標量的記述。
不僅1971-1988 年李三次發表的宇稱守恆工作歷史的文章(《弱相互作用的歷史》、《破缺的宇稱》、《往事回憶》),都只是說他在1956 年5 月清楚了要研究膺標量,並沒有說他曾獨自提出要研究膺標量。美國物理史學者、物理學教授富蘭克林(Allan Franklin)1979 年寫的《宇稱不守恆的發現與未發現》的長文中更完全沒有李曾想到要研究膺標量一事。富蘭克林在文末提到他曾幾次和李交談,李並向富蘭克林提供了他沒有發表的宇稱不守恆工作歷史的文章。如果李真曾提出過要研究膺標量,不可能不告訴富蘭克林;告訴了富蘭克林,富蘭克林不可能不將這樣重要的事情寫進宇稱不守恆發現歷史的長文中。富蘭克林的這篇文章也被收錄在《答記者問》中(譯文見《答記者問》參考文獻P152-232)。
4、李、楊兩人宇稱不守恆文章發表48年後的2004年,李卻突然提出是他首先想到要研究膺標量的。如果真有此事,為什麼從1971到1988年所有李寫的三篇宇稱不守恆發現歷史的文章中都不提這關鍵之點(《弱相互作用的歷史》、《破缺的宇稱》、《往事回憶》),也不告訴寫宇稱不守恆發現歷史的富蘭克林(譯文見《答記者問》參考文獻P152-232)?由此可見,要研究膺標量不可能是李在1956 年4 月獨自提出來的。
將研究方向由奇異粒子轉向β衰變是楊振寧提出來的
1、將研究方向由奇異粒子轉向β衰變是推翻宇稱守恆工作關鍵的發展,李、楊兩人推翻宇稱守恆的文章提要的第一句話就是:「本文檢驗了β衰變……中的宇稱問題。」正文的第一節的標題是「目前宇稱不守恆的極限」,第二、三節的標題分別為「β衰變中的宇稱守恆質疑」和「β衰變中宇稱守恆的可能的實驗驗證」。(譯文見《答記者問》參考文獻P92-104)後來吳健雄等震動整個物理界的,推翻宇稱守恆的實驗也是在β衰變領域中的。
2、早在1950年楊就在β衰變方面做過研究(C.N.Yang,J.Tiomno,Phys.Rev.79:495-498〔1950〕),熟悉這個領域,李卻在1956年5月和楊討論後要去向吳健雄借β衰變的著作來讀(譯文見《答記者問》參考文獻P241-242),可知李那時還不熟悉此現象。
3、由此可見,推翻宇稱守恆工作這關鍵的一步,轉向研究β衰變,不可能是李提出來的。
楊早就是重要的粒子物理學家
1、宇稱是否守恆是粒子物理的問題。《答記者問》中李寫道:「1953年以前,真正研究粒子物理的理論物理學家,也必須精於天體物理、流體物理和磁流體物理。……楊振寧在天體物理、流體物理和磁流體物理領域裡從來沒有工作過。」(《答記者問》P32)按此,楊就不是粒子物理學家,研究宇稱是否守恆當然只能是以李為主的了。
2、在《答記者問》中,李還寫道:「50年代時粒子物理學領域,每年都舉行一次國際性的綜合學術會議,地點在美國紐約州的羅徹斯特大學。因而這個很重要的會議就被稱為羅徹斯特會議。凡是要參加會議的,必須收到邀請才行。」(《答記者問》P4)因此只有重要的粒子物理學家才能參加這個會議。
1952年前楊已經在粒子物理方面發表了8篇重要的論文,從1952年第二次羅徹斯特會議起,楊就接連受到邀請,並參加1956年第六次會議的籌備工作。由此可見,楊早在1952年已是重要的粒子物理學家。反觀李,則要到1956年才因楊的推薦,第一次得以參加羅徹斯特會議。
楊是1956年時最重要的研究宇稱守恆問題的粒子物理學家
羅徹斯特會議是分專題組進行的,1956年第六次會議第八分組專題討論宇稱守恆問題。會議由被稱為美國原子彈之父的Oppenheimer主持,在他致開幕詞後,即由楊作長篇大報告,總結了宇稱守恆問題研究的歷史和現況,然後是討論(Proc. 6th Annual Rochester Conference,Interscience Pub. New York,pp.VIII 1-36 〔1956〕)。
參加這次會議的包括當年最重要的粒子物理學家,如Dalitz、Feyeman、Gell-Mann、Markov、Marshak、Teller、Weisskopf 等。宇稱守恆問題首先就是由Dalitz提出來的,Feyeman和Gell-Mann以後都得了諾貝爾物理獎,Teller被稱為「美國氫彈之父」。由此可見,楊是1956年時最重要的、研究宇稱守恆的粒子物理學家。
順便可以提出,在《答記者問》一書中李曾兩次寫道,他和楊在那次羅徹斯特會議中都曾提出「宇稱可能不守恆」。(《答記者問》P4、21)根據公開出版的會議的詳細記錄(Proc. 6th Annual Rochester Conference,Interscience Pub. New York,pp.VIII 1-36 〔1956〕),楊的確曾在會上提出過宇稱可能不守恆,可是並沒有李在會上發言的記錄,當然沒有李曾在會上提出過宇稱可能不守恆一事。
楊、李兩人早就在共同研究宇稱守恆問題
《答記者問》書中李寫道:「1956年4月初我做出宇稱不守恆思想的突破以後,到5月份楊振寧才參加進來和我一起對宇稱不守恆做了系統性的理論分析工作。」(《答記者問》P16-17),又寫道「1956年5月初,我接受了楊振寧的要求,同意他和我合作……」(《答記者問》P23)可是1955年12月李、楊兩人就已經聯名送出過一篇討論宇稱是否守恆的文章(T.D.Lee,C.N.Yang,Phys.Rev.102:290-291〔1956〕),試圖在宇稱守恆的框架內解決問題。雖然他們那時的設想並不正確,然而卻證明早在1955年12月以前,他們兩人已在合作研究宇稱守恆問題了。
關於李提出來的文章署名順序問題
1、《答記者問》書中李說他和楊最早的分歧發生在1952年。那年兩人聯名發表的第一篇文章,楊署名在李之前。李責備楊不遵守物理學界的習慣,按合作者姓氏英文第一個字母的順序來署名(《答記者問》P36、51)。
2、李是否真的認為這是一個必須遵守的「習慣」呢?不是的。那時候有三篇李和別人合寫的文章,都有合作者英文姓氏的第一個字母的次序在李之前,可是第一作者卻都是李。它們是:
T.D..Lee,R.Christian,Phys.Rev.94:1760-1767(1954)
T.D..Lee,K.Huang(黃克孫),C.N.Yang,Phys.Rev.106:1135-1145 (1957)
T.D..Lee,J.Steinberger,G.Feinberg,P.K.Kabi,C.N.Yang,Phys.Rev.106:1367-1369(1957)
顯然,李提出「習慣」,只不過是他爭列為第一作者的一個藉口而已。
順便可以提出,上面第二篇文章中的作者之一的黃克孫,後為美國麻省理工學院物理系的榮譽教授、美國藝術和科學院院士。美國藝術和科學院院士有很高的學術地位,院士中有兩百多人是諾貝爾獎獲得者。1956 年前後,黃正和楊、李密切合作工作,除上面提到的那項工作外,另外還有兩項(K.Huang,C.N.Yang,T.D.Lee,Phys.Rev.108:1340-1341〔1957〕;K.Huang,T.D.Lee,C.N.Yang,Stevens Conf. of Many-Body Problem 〔1957〕;The Many-Body Problem,ed.J.K .Percus,Interscience,165-175〔1963〕),當然知曉楊、李兩人合作的實情。2007 年黃克孫在他的Fundamental Forces of Nature:The Story of Gauge Fields一書中寫道,「楊振寧和李政道仔細地檢查了宇稱守恆的實驗證據,意識到在弱相互作用中沒有這樣的證據。」(K.Huang,Fundamental Forces of Nature: The Story of Guage Field,p.140,World Scientific,〔2007〕)。2009 年8月出版了這本書的中譯本。黃在中譯本的序言中寫道:「在1956年楊振寧和李政道大膽地提出自然違反左右對稱的建議。」(黃克孫《大自然的基本力:規範場的故事》,楊建鄴、龍芸譯,上海辭書出版社2009年版)黃在有關宇稱守恆問題的描述中一再提的都是楊和李而不是李和楊。顯然,他了解宇稱不守恆問題這項研究是由楊為主完成的。
小 結
李政道先生提出宇稱不守恆問題是以他為主解決的論據,都和過去文獻所載事實不符。由此引出的結論可信度如何,毋庸多說。
(本文編輯 宋文佳)
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