李政道逝世:享年98岁,系首位华人诺奖得主
沉痛哀悼
衡宇 梦晨 发自 凹非寺
量子位 | 公众号 QbitAI
著名物理学家李政道逝世,享年98岁。
消息最早来自复旦物理教授施郁的微博账号。后@中国新闻周刊等也证实了该消息。
李政道是最早获得诺贝尔奖的华人科学家之一,1957年与杨振宁一起因发现“弱作用下宇称不守恒定律”获得诺贝尔物理学奖。
他还因李模型、相对论性重离子碰撞(RHIC)物理、和非拓扑孤立子场论等领域的贡献而闻名。
除了学术成就之外,他还对中国科学发展起到了巨大的推进作用:建议和协助建造了北京正负电子对撞机,建议成立国家自然科学基金、建立博士后制度。
首次登上诺贝尔奖坛的华人
李政道,1926年11月24日出生于上海,祖籍江苏苏州。
1956年,时任哥伦比亚大学教授的李政道和杨振宁二人,在美国《物理评论》上发表了合作提出的宇称不守恒理论假设。
宇称不守恒定律是指:
在弱相互作用中,互为镜像的物质的运动不对称,由吴健雄用钴60验证。
△李政道(左)、杨振宁(右)合影
在1956年以前,科学界一直认为“宇称守恒”,也就是说,一个粒子的镜像与其本身性质完全相同。
具体来说,当时的科学家发现θ和τ两种介子的自旋、质量、寿命、电荷等完全相同,多数人认为它们是同一种粒子,但θ介子衰变时产生两个π介子,τ子衰变时产生3个,这又说明它们是不同种粒子。
但李政道、杨振宁二人深入研究后,大胆断言,τ和θ是完全相同的同一种粒子(后来被称为K介子),但在弱相互作用的环境中,它们的运动规律却不一定完全相同。
换一种通俗的说法就是,这两个相同的粒子如果互相照镜子的话,在镜子里和镜子外,它们的衰变方式不一样。
也就是说,“θ-τ”粒子在弱相互作用下是宇称不守恒的。
该观点被称为“李-杨假说”。
起初,科学界还是认为这一组粒子是特殊个例。
但此后不久,华裔实验物理学家吴健雄巧妙验证了“宇称不守恒”——准确来说,1957年处,美国有三组科学家几乎同时通过实验结果证实了这一理论假设。
从此,宇称不守恒真正被承认为一条具有普遍意义的基础科学原理。
1957年4月,凭借弱相互作用中宇称不守恒理论,李、杨二人获爱因斯坦科学奖。
同年10月,二人被授予诺贝尔物理学奖。
△瑞典国王给李政道颁授诺奖。
此时距离李杨两人发表论文仅13个月的时间,李政道只有31岁,史上第二年轻的诺贝尔物理学奖得主(最年轻得主为英国物理学家威廉·劳伦斯·布拉格,时年25岁)。
两人也成为首次登上诺贝尔奖坛的华人学者。
获得诺奖后,李政道还与杨振宁展开了其他项目的合作。
如二人建立了统计物理中多体问题通用理论框架,还一起与物理学家、MIT教授黄克孙共同研究了玻色硬球系统的统计。
哥大创校200余年最年轻教授
让我们把时钟往前拨动,回顾李政道的求学生涯。
公开消息显示,李政道自幼展露出对数学和物理的独特兴趣,4岁时认字,并开始学习心算加减法。
中学时期,《膨胀的宇宙》等科普书籍激发了他对物理的浓厚兴趣;受战争影响,他辗转多地求学,高三时因学业优秀被聘为低年级物理和数学代课教师。
1943年,李政道通过全国大学统一招生考入浙江大学电机系。
但入学一个月后,在浙江大学物理系教授束星北(理论物理学家,中国雷达之父)和王淦昌(核物理学家,中国科学院院士)的影响和建议下,李政道改读物理系。
当时物理系学生少,课程与化工系合并,但束星北常与他讨论物理,李政道建立了对物理学的整体认知。
后来,李政道一度投笔从戎,但因受伤而搁浅。
1945年,19岁的李政道亦北京大学学生身份,转学到西南联合大学物理系大二。此期间,他的老师有中国物理学之父吴大猷、中国近代物理学奠基人叶企孙等人。
因种种原因,李政道从未取得过正式的小学、初中、高中和大学本科毕业文凭。
△求学西南联大的李政道
1946年,受研制原子弹“种子计划”,经西南联合大学遴选及物理系教授吴大猷力荐,李政道获国家奖学金赴美留学。
他的目的地是芝加哥大学——但由于没有大学本科文凭,只能先当非正式生。
后因选学氢弹之父爱德华·泰勒开设的量子力学课程,成绩突出,被泰勒引荐给诺贝尔物理学奖获得者恩利克·费米,成为芝加哥大学的正式研究生。
1950年6月,李政道攻读下芝加哥大学理论物理学博士学位,其毕业论文为《白矮星中的氢含量》。
论文中阐明,白矮星内的氢含量不大于1%,将白矮星的钱德拉塞卡极限上限质量断定为后来科学界所公认的1.44倍太阳质量。
这一结论收到诺贝尔奖物理学奖获得者苏布拉马尼扬·钱德拉塞卡的赞赏,论文也获校长奖。一时之间,李政道被誉为“神童博士”。
△博士期间的李政道
获得博士学位后,李政道在芝加哥大学、UCLA(加州大学伯克利分校)和普林斯顿研究院从事研究工作。
1953年,27岁的李政道前往哥伦比亚大学物理系任助理教授,两年后升任副教授。
入职哥大的第二年,李政道建立了“李模型”。
这是量子场论中少有的可解模型,对后来的场论和重正化研究有重大影响。
1956年,时年30岁的李政道获聘哥大教授,创下该校自1754年创建200余年来最年轻教授的纪录。
1960年,李政道开始担任普林斯顿高等研究院教授,同时以兼职教授身份在哥大任教。
1964年,李政道当选美国国家科学院院士。
致力于推动祖国科学事业
1972年,李政道自46年出国后第一次回国。
从这之后,他的人生除了研究物理学之外,又多了推动祖国科学事业发展这第二条主线。
70-80年代,李政道曾针对科学人才培养提出多项建议,都获得采纳:
- 建议开设了中科大少年班
- 建议建立了博士后流动站制度
- 建议成立了国家自然科学基金委员会
- 建议并协助建造了北京正负电子对撞机
李政道还积极促进中美在科学上的交流合作。
1978、1979年期间,李政道从中牵线,安排中国高能物理考察团赴美考察,双方签订合作协议,为中国发展高能物理、建造高能加速器铺设道路。
并且在1979年,李政道亲自回国授课,在北京友谊宾馆科学会堂连讲七周,主要是“粒子物理和场论”和“统计力学”两门。
不止如此,他长期反复在中美各所大学之间游走,最终促成了CUSPEA项目。
CUSPEA,全称中美联合培养物理类研究生计划,是1979年到1989年间,我国用来选拔派遣学生到美国攻读物理专业研究生的考试,由李政道和中国物理学界合作创立。
要知道,当时没有向北美派出留学生的渠道,而且直到80年代初期,国内还没有GRE和托福考试。
但通过CUSPEA,10年期间,有近千名有中国物理专业学生留学深造,培育了电流变/磁流变液物理学家陶荣甲、洛克菲勒大学教授任海沧等人。
1994年,李政道当选为中国科学院外籍院士。
2006年,北京大学成立高能物理中心,李政道担任首任主任。
2016年,在李政道的呼吁下,上海交通大学成立李政道研究所,推动物理学及其交叉学科研究。
李政道晚年还活跃在物理学学术研究的前沿,2008-2010年期间,与学生合作提出“时间子”(timeon)概念,发表多篇论文。
当初宇称不守恒,是研究为什么左跟右有分别。时间子就是要证明,时间就是有过去和未来之分。
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