1、新知識的發現_楊振寧.txt用快樂去奔跑，用心去傾聽，用思維去開展，用努力去奮斗，用目標去衡量，用愛去生活。錢多錢少，常有就好！人老人少，健康就好！家貧家富，和睦就好。新知識的發現主講:楊振寧時間:2005-2-22 楊振寧教授：我非常快樂再度地有時機在這個禮堂里頭跟這么多年輕的同學談談，我來過很屢次，在這個禮堂里頭，每次看見不同的年輕人，我曾經說過中國有數不清的可以造就的年輕的人，我想這個與我歷次看見不同面孔的經歷有關系，我從1971天第一次到新中國來，參觀訪問以來，30年了，來過很屢次，不過以前每次來的時間都比較短，多半是一個禮拜，頂多一次一個月，這次已經呆了三個月，這個對我有很大教育行的

2、意義，因為通過這樣比較長的時間，我對于新中國到底是有些什么面臨的問題，很多人包括同學，保證學校的教師，包括在餐廳里頭端盤子的一些小姑娘，她們是怎么一個想法，她們面臨了一些什么問題，還有我跟我太太看了很多電視連續劇，這些電視連續劇對我們有很大的教育意義。中國的電視劇跟整個中國今天的情形是一個有目的、有方案、有方向這個開展。這個使得我們有很深的感受，我是1945年到美國去的，26年以后，1971年我到新中國來參觀訪問，所以我當時把舊中國跟新中國不可防止地做了一個比照，有很多的感受，1971到今天又30年了，這一次在這呆了三個月，我自己當然又是不可防止地把1971年的新中國跟今天的中國來比，又有一個

3、非常深的感受，我想這30年的變化，在許多地方也許比原來的26年的變化還要來的大，我覺得應該創造一個新的名詞，就是今天中國中華民族又走過了一個新的里程碑，今天的中國經濟叫做新新中國，這個轉變我想是一個人類歷史上的大轉變，不只是12億中國民族的歷史上的大轉變，這個在整個人類的歷史上，有這樣大的一個轉變，不只是少見，而是將來有空前的對于整個世界的影響，我希望在座的每一個年輕的人，對于這點都有一個正確的認識。 我想今天我先跟大家講一下這兩天一個重要的物理學界新的消息，就是有三位物理學家剛剛被宣成要得到今年的諾貝爾獎金，他們是康奈爾跟懷曼是在科羅拉多州，凱特利在MIT，他們的重要的奉獻是發現了叫做玻色愛

4、因斯坦凝聚，所以我先花也許十幾分鐘的功夫，大概講一下玻色愛因斯坦凝聚的歷史，這件事情是20世紀物理學里頭一個重要的根本的開展，大家知道20世紀頭25年，物理學有一個很大的困擾，而這個困擾在1925到1927年通過量子力學的開展有了一個革命性的新的了解，這個革命性的新的了解，使得大家對于力學的認識把牛頓的認識推進了一步，這就叫做量子力學，這個量子力學的開展是非常困難的，其中有很多很多重要的發現，其中與玻色愛因斯坦凝聚有關系的這事情大概開始是這樣子，在19世紀的末年，統計力學是一個重要的學科，統計力學里頭一個重要的工作是一個美國人叫做Gibbs吉布斯，他在1905、1906年出了一本小書，這書今天

5、還是統計力學里頭的經典之作，那么這個里頭他討論了一個原理，討論了怎么樣從分子結構了解到熱力學，這是一個劃時代的奉獻，他這個書里頭有一個N的階乘N FACTORIL，這個N的階乘是他加進去的，可是這個加進去有點牽強，所以在那以后20天，大家對這個不太了解，那么有許多人想要研究，其中一個對這個事情特別發生興趣的是恩芮科·費米，恩芮科·費米后來在芝加哥大學做教授，我是他的學生，他在1924年的時候收到一篇文章是泡利的，泡利當時發現了叫做Exclusion Principle，不相容原理，那么當時費米因為對于這個N的階乘為什么在根底統計力學里頭存在這個問題一直在想，所以他一看見泡利

6、這個不相容原理以后，他立刻了解到這兩件事情是關鍵在一起的，所以他就寫了一篇文章，這個文章是一個是重要的，現在我們叫做Fermi Disribution費米分布，Fermi Sphere費米半球，都是從這個地方來的，可是這個文章你從今天看起來不徹底，就是它里頭是講的非常重要的東西，可是并沒有把就是它沒有到達后來我們所得到的了解，那么那幾年開展非常之快，所以這是一方面，費米做的那個事情，就在差不多那個同時，也是1924年，有一個不知名的印度物理學家叫做Bose玻色，他寫了一篇文章，他當然是用英文寫的，寄到英國去發表，被退回來了，他討論什么事情呢？因為那個時候在1900年的時候，普朗克引進了叫做Ra

7、diation Law輻射的分布，這個輻射的分布為什么會有輻射分布，大家不懂，玻色就去研究這個問題，他就說所以要有這個輻射分布的原因，這是與經典的力學里頭的猜測不一樣的，原因是因為經典力學里頭，數很多相同的子，相同的粒子，在這個情形下是光子，很多相同的粒子在數的時候，數法不對，這個跟剛剛講的N的階乘有密切的關系，這是后話，他當初并不是這樣想法，他說這個想法不對，換一個方法來數，于是這個方法數就可以很自然地得到普朗克的公式，這個又是一個不完全徹底可是是非常重要的一個啟示。他這個文章發表不出來，他這個人有點唐突，也許甚至于認為是荒唐，他就寫了一封信給愛因斯坦，他說我現在有一篇文章，附在這信里頭，我

8、這文章我在英國發表不出去，可不可以請你把它翻譯成德文，在德國發表？他那個時候是個無名小卒，愛因斯坦當然忙得不得了，當時是公認的是物理學界的大師，不過他選擇對了，因為這正是愛因斯坦最熱衷的幾個問題之一，所以愛因斯坦就把他這個文章翻譯成德文，用玻色一個人的名字發表，然后在地下有一個注解，注解里頭說，這個文章很有意思，我還要在這個方向上再發表幾篇文章，所以后來他果然就發表了幾篇，其中有一篇就產生了玻色愛因斯坦凝聚，什么意思呢？就是他說我要用玻色數的方法不用到光子，把它推廣到原子，假設我有好多原子，那么我要用玻色數的方法來研究，這一研究這些原子之間是沒有相互作用的，那么然后他就開展，開展出來以后就得到

9、這個結論，說是沒有相互作用的這些原子，假設溫度夠低，密度夠大的話，它就要相變，產生一種液體，這個液體就是今天所謂玻色愛因斯坦凝聚，這個文章發表出來了以后，大家一致反對，因為當時的想法覺得為什么一個東西會從氣體變成液體呢，因為這個分子之間有吸力，互相的吸力，把它吸在一起，像水的分子在吸的時候是距離很遠，可是等到距離夠近的時候，因為它有吸力，所以就變成了水，就變成了液體，所以從氣體變成液體，一個根本的原理是分子之間有吸力，這是天經地義的事情，怎么現在來說是沒有任何相互作用也可以變成液體呢？這一定是錯誤的，愛因斯坦當時有一個非常好的朋友，也許是愛因斯坦一生最熟的物理學的朋友，叫做Ehrenfest埃

10、倫費斯特埃倫費斯特一方面是愛因斯坦的好朋友，一方面這個文章完全錯誤，所以他就叫他的研究生，他的研究生后來是非常有名的，叫做Uhienbeck烏倫貝克，他讓烏倫貝克寫一個論文，這個論文就是證明愛因斯坦這個文章是完全錯誤的，所以烏倫貝克就寫了這么一篇論文，現在看起來，這個愛因斯坦的結論完全是對的，他的這個數學不嚴謹，不嚴謹的地方就被烏倫貝克抓住了，所以就是烏倫貝克證明愛因斯坦這個理論是數學上不能成立的，可是這一個吹毛求疵，他這個根本的結論是對的，現在當然后來人弄懂了，不過這篇烏倫貝克的論文還是存在的，過了兩三年以后，大家就知道，他這個愛因斯坦的理論是對的，是有玻色愛因斯坦凝聚，可是當時不可能到達那

11、么低的溫度，也不可能到達那么大的密度，所以這個事情只是一個理論上的時期，不過后來到了十幾年以后因為發現了超導跟超流，所以有一個人叫Lodon倫敦的，他就大膽地提出來，說是這個超導跟超流與玻色愛因斯坦凝聚有密切的關系，那么這個觀念剛提出來，是1938年提出來，大家也不接受，這個一直到了50年代、60年代大家才覺得這個想法根本是對的，可是玻色愛因斯坦凝聚這件事情自己呢，還是沒法子做，因為沒有那么低的溫度，沒有那么密的分子，一直到了80年代，80年代因為激光的開展，有極微妙的激光的工作，用了這個激光有種種的非常妙的技術，可以把溫度從10的負3次方降到10的負6次方，降到10的負8次方，可以說是妙不可

12、言的一系列開展，所以到了90年代初，在這個領域中的人都知道，這樣在開展下去，玻色愛因斯坦凝聚就要變成現實，所以那個時候全世界做這一類實驗的人，都在搶這個錦標，那么這里頭很多非常重要的開展，所以在1996年還是1997年諾貝爾獎金委員會就給了一個諾貝爾獎給三個人，這三個人并沒有到達玻色愛因斯坦凝聚，可是每個人都對于這個新創造技巧做了關鍵性的建樹，其中一個是一個法國人叫做Claude Cohen tannoudji，一個是個美國人叫做WillianmD.Phillips，一個是美籍華人叫做朱棣文，朱棣文是他們最年輕的，我想朱棣文不過50歲超頭，朱棣文到中國來過，是非常聰明的一個年輕的物理學家，他們

13、三個人分享了這個，可是他們三個人雖然對于這個技術每個人都有決定性的奉獻，而大家都認為他們是應該得到諾貝爾獎金的，可是他們并沒有到達玻色愛因斯坦，到達玻色愛因斯坦凝聚的是最先三個人就是今年2001得到諾貝爾獎金的，康奈爾、懷曼跟凱特利，凱特利我想恐怕現在還沒有到50歲，我們希望他們里頭幾個人能夠到北京來訪問，可是剛剛所講的這個是玻色愛因斯坦凝聚到現在大概的開展，這個開展還是在剛開始，因為玻色愛因斯坦出來的這個Items粒子如果把它變成一個束流，就是一個像激光一樣子的東西，可是它不是光子的激光，是原子的激光，一個原子的激光比一個光子的激光要有非常重要的新的應用，因為光子沒有內在的激發態，而原子可以

14、有種種的內在的激發態，光子只有一種，原子有很多種，所以這個里頭將來能出的把戲那是無窮無盡的，所以玻色愛因斯坦凝聚這個領域在以后十年二十年沒有問題將要是熱門。文檔收集自網絡，僅用于個人學習楊振寧教授：可是我剛剛講早年的故事還并沒有講完，因為愛因斯坦發表了幾篇文章以后，大家知道玻色愛因斯坦凝聚非常重要，大家又有了費米分布，到了1926年都知道很重要，可是1925到1926年發生了量子力學的革命，這個量子力學的革命以后，當然大家對于費米的工作跟玻色愛因斯坦的工作都要用新的眼光來看，在這里頭就又發生了底下這件事情，這件事情是這樣的，在1925年到1926年的時候，對于氫原子的結構，所謂Balmer T

15、heorem巴爾末原理，我想在座很多同學恐怕在中學就念過這個巴爾末原理是有了準確的了解，那當然當時第二個問題，那么底下一個復雜的原子，它的光譜能不能了解，底下一個復雜的當然是氦，所以立刻的問題就是氦的光譜，氦有兩個電子，可是研究這個氦的光譜第一個問題，就是氦里頭兩個電子，每個電子都有自旋，這兩個自旋可以是相反的，可以是平行的，所以就產生所謂的Singlet單態跟Triplet三重態，這是實驗結果，知道氦原子有兩種態，一種叫做三重態，一種叫做單態，就是一個是兩個平行，一個是兩個相反，這個里頭立刻就有一個問題，為什么平行的跟相反的它的基態之間的能差得那么多？它Electronic Bond電子鍵這

16、樣子大的分別，這是很大的，不懂這是什么緣故，那么那個時候有個年輕的人，叫做高斯秘特，剛剛我提過烏倫貝克，高斯密特跟烏倫貝克都是荷蘭人，他們成名之作這是當時重要的工作，大家有認為應該得諾貝爾獎金的，他們沒得到，他們最早說電子有自旋的，所以當時都是年輕的佼佼者，在1926年的春天，高斯密特到波爾去訪問，在哥本哈根，波爾就跟他說你去研究研究，為什么自旋相反跟相同的它們這個能量差得這么大，在高斯密特晚年的時候，他寫回憶錄，他說我去想這兩個電子之間一個是平行，一個是不平行，這當然是一個磁的相互作用，一個好似北極沖上，一個北極沖下，跟兩個都是北極沖上，當然能量不一樣，所以我就去算一算差多少，結果算出來以后

17、比真正實驗的差異小了一千倍，所以他說我完全不懂，他用了一個英文字，說是這個問題是Out of my depth ，Out of my depth中文就是深不可測，他完全不懂這是怎么回事，那么恰巧那個時候一個跟他差不多年紀的年輕人，Heisenberg海森堡，到波爾那去訪問，波爾就跟他講說高斯秘特做這個問題做不出來，你去研究研究，結果還四報花了兩三天就把最重要的一點講出來，這個最重要的一點是說它不是磁矩的引力，是因為這兩個一個是平行，一個是不平行，這要影響整個這個波函數的對稱性，那么這個對稱性不一樣，就影響它們Coulomb庫侖相互作用，而庫侖相互作用是非常大的，這是他的根本道理，而且他厲害的地

18、方海森堡厲害的地方就是你去看他的文章，他并沒有完全懂這個問題，他這個東西都有點模模糊糊的，可是他看見了重點，他說這個問題跟泡利的不相容原理是極為密切的，有關系的，怎么知道呢？因為他那時寫的信給泡利，他說我現在在研究這個問題，他里頭還有一個很有意思的話，他說我現在研究這問題把你所認為不可了解的不相容原理給了解了，泡利不同意，泡利一致認為他這個不相容的原理是一個天上掉下來的，不能夠用普通的方法講的，可是你如果看海森堡，他并沒有完全懂，海森堡的特點是他在模模糊糊之中就抓住一個東西不放，那么他這個本領特別厲害，他屢屢顯示出來，這個從歷史觀點講出來非常重要，可是不清楚，又過了半年，另外一個年輕的人出現了

19、，這就是狄拉克，狄拉克一來的話，這個問題就完全明朗化了，而且他把費米的工作，玻色的工作，海森堡的工作都一下子網羅在里頭，所以我曾經說狄拉克的文章看了以后，你就有這么一個印象，是覺得但凡對的東西他都已經講光了，你到里頭再去研究，已經研究不出來東西了，你如果了解這個歷史，確實有這個現象，就是玻色也好，費米也好，海森堡也好，他們都找出來非常重要的東西，可是不能打成一片，狄拉克一來這一下子完全開朗，所以今天我們的了解是狄拉克的最后了解的，所以后來大家叫做費米搭拉可統計，玻色愛因斯坦統計，這個當時是不朽的奉獻。那么我剛剛講的這一段只是一兩年之間，可是這里頭所發生出來的觀念上的影響一直延續多今天，包括剛剛

20、講的玻色愛因斯坦凝聚，還包括以后我剛剛講相信20年30年以后還要繼續發生重要的影響。資料個人收集整理，勿做商業用途楊振寧教授：我給大家講這些故事有兩點，一個是大家都知道全世界現在都知道科學技術的開展是對于整個世界啊，對于每一個地區，每一個國家都有決定性的影響，中國提出來科教興國這個口號也是很及時的，這個科教興國里頭所要包含的內容非常之人廣，那么我知道念工的，念理的人，當然知道他們可以在他們前途對于科教興國有些奉獻，那么當然也可以問說是念文的人可以有什么樣的奉獻？這個不是我今天所要討論的題目，念文的人能夠有奉獻的地方多得不得了，不過我要特別講出來的，就是我覺得對于科普還有科學史這個我覺得是很值得

21、注意的，所以比方說一個人特別會寫文章那么他如果能夠把一些近代科學的開展用淺易的語言介紹給小學生、中學生、大學生，我想這個是有重大的奉獻的，我自己親身的經歷，我在30年代在當時的北平我進的是崇德中學，現在是絨線胡同的31中，那時候我喜歡看的一個雜志叫做?中學生?，這?中學生?雜志里頭經常有一位叫做劉薰宇的，他是念數學的，我父親認識他，我父親也是念數學的，那么他就寫了很多文章在?中學生?里頭，我記得在座念理工的人知道有所謂排列跟組合，排列跟組合與對稱有極為密切的關系，這個與我剛剛所講的問題以及我自己這許多年的工作都有決定性的關系的，這個排列跟組合里頭的一些根本的觀念我就是從?中學生?里頭，從劉薰宇

22、的文章里頭所最先看到的，所以我想如果有人對于這一類發生興趣，我認為這是個很值得繼續下去的行業，而且我覺得像北大這樣子的學校，是不是值得考慮也許你們已經有了，設立一個專業，這個專業是專門是對于科技開展的通俗語言的報道，這個現在在上很多國家都已經有這個專業了，另外，我所以剛剛給大家講了這么長的關于玻色愛因斯坦這個故事，是有底下這個意思，就是今天因為中國的經濟情形開展，所以對于年輕的人我想走道一個比較應用的方向，或者是走到賺錢的方向是吸引力很大，我并不反對一個年輕人走道應用的方向或者走到賺錢的方向，事實上我一直覺得，假設你要問以后30年、50年，整個世界科技的開展，是科跟技哪個方向變得更重要？我一直

23、認為技比起科這個比重在以后三五十年會增加，這個原因重擔，就是因為到了20世紀的末年，到了21世紀的初年，科技原理的開展，已經開辟了廣闊的天地，在這個廣闊的天地里頭能夠有應用，這個方向是奪得不得了，那么，你把今天跟50年以前科技的前沿的開展，科跟技的比，你就可以看出來這一點就是今天，技荸薺科來，比50年以前，比重增加了，可是并不因為這樣子就認為科不重要了，科當然是非常的重要，沒有量子力學的開展，量子力學當初跟技一點關系都沒有，這個玻色愛因斯坦將來必定要跟技發生極為密切的關系，可是如果沒有一九二幾年科的開展，當然就沒有今天技的開展，而且技的開展跟科的開展對于一個研究工作人的吸引力是不同的一種吸引力

24、，那么，我想對于科學的開展，有特別興趣的年輕的人，我希望他們繼續能夠向這個方向開展，這對于他們自己以及對于整個國家前途的科技開展我想都會有很大的好處。文檔來自于網絡搜索 我想能夠講的方向很多，這樣好不好，看哪位要希望我講什么東西，我跟大家談談好了。問題：楊教授我有一個問題，我聽過一種說法，說可以把學者劃分兩種類型，一種是 Woollyminded Professor，另外一種就是Clearminded Professor，用中文通俗點講一種是像羊毛頭腦的一得教授，就是說他可能問題，他自己搞的不是很清楚，但是他往往在那種碰撞之中就會發現一種很有突破性的東西，就像你剛剛所講的一個物理學方面的一個科

25、學家一樣，但名字我記不清楚了，另外一種就是Clearminded Professor，您認為這兩種素質究竟是天生的還是后天獲得的？第二個問題就是從科學歷史的角度來考察，這兩種類型的學者哪一種對科學開展最有奉獻？第三個問題就是您認為您自己屬于哪一種類型的學者？謝謝！楊振寧教授：我想我是跟海森堡那個方法，我不太欣賞，海森堡的方法，這個我想各個人不一樣，所以我給這樣一個答復，一局部道理是因為我對于數學的結構比較接近，那么，海森堡他在早年的時候他不喜歡數學，比方說，量子力學，那個時候他所創造的叫方正力學，方正力學后來就演變成量子力學，他這個方正力學，寫下了方程式他不會解，是泡利過了幾個月把它解了，使得氫原子的光譜在這里頭解決出來了，海森堡沒有這個數學的修養，能夠做這樣復雜的數學的計算，而且事實上，他寫出來這個第一篇文章，根本他不知道他所寫的那