李政道與北大的淵源頗深。1945年，因戰(zhàn)亂被迫中斷在浙大學業(yè)的李政道輾轉來到昆明，得到北大物理系教授吳大猷推薦，作為北京大學學生注冊，正式轉學至西南聯(lián)合大學物理系學習。
2003年，李政道應邀在慶祝北京大學物理學科建立90周年慶典活動上演講，并與北大學子進行座談。
物理學的研究永無止境
——李政道先生報告座談會紀實（節(jié)選）
于海明、張昊、王雷根據錄音整理2003年9月15日于北京大學物理學院
來源/本文節(jié)選自當時座談實錄?！顿愊壬忿D載自“北大物理人”公號
許智宏校長：
尊敬的李政道先生，各位老師和同學：
今天我們非常高興地請來了世界著名物理學家李政道先生與大家座談。參加座談會的還有副校長林建華教授，物理學院院長葉沿林教授，原北京大學副校長和長期參與領導物理系工作的沈克琦教授，原物理系主任、著名教育家趙凱華教授。
李政道先生曾經在浙江大學和西南聯(lián)大學習本科，1946年通過吳大猷教授的選拔推薦到美國芝加哥大學念研究生，在費米教授的指導下從事研究工作。由于弱相互作用中宇稱不守恒的突破性貢獻，李政道先生與楊振寧先生一起獲得了1957年諾貝爾物理學獎。
幾十年來，李先生在粒子物理、天體物理、流體物理、固體物理、統(tǒng)計力學和多體問題、中微子物理等諸多方面取得飲譽世界的成就，是國際公認的物理學大師。同時，李先生十分關心中國的科教事業(yè)和青年人的成長。
20世紀80年代，李先生耗費了大量精力，親自主持和辦理CUSPEA（中美聯(lián)合培養(yǎng)物理類研究生計劃——編者注），歷時10年之久，980多位優(yōu)秀中國學生因此獲得機會到美國一流大學深造，推動了中國和國際物理學的發(fā)展。著名的北京正負電子對撞機的建造和發(fā)展，也一直得到李先生的大力支持和幫助。
李先生是北京大學名譽教授，北京現(xiàn)代物理研究中心主任，對北大的發(fā)展給予了深切的關心和指導，對北大物理學科做出了極為珍貴的貢獻，在北大師生中有巨大的影響。
從1913年京師大學設物理門開始，北京大學物理學科已經走過了90年的歷史，這是中國歷史最長的物理學本科教育。90年來，有過最初的創(chuàng)業(yè)艱難，有過西南聯(lián)大的硝煙與輝煌，有過解放后的蓬勃發(fā)展，也有過10年的曲折和困惑，更有改革開放以來的巨大進步。2001年，北京大學物理學院成立，整合了原來幾個單位的物理學科資源，成為北京大學創(chuàng)建世界一流大學的重要力量。
今天，在慶祝北京大學物理學科90周年的時候，我們有幸請到了李政道教授來與大家座談，這是我們聆聽教誨、交流思想、推進學術的極好機會。希望大家踴躍提問發(fā)言，與大師直接對話。下面我們請李先生給我們講話。
李政道先生：尊敬的許校長、林副校長、沈克琦校長、葉院長、趙教授，尊敬的同學們：
我在西南聯(lián)大雖然沒有畢業(yè)，但對我是很重要的。同學們年輕，可能不知道，西南聯(lián)大是在抗戰(zhàn)的時候由北大、清華、南開3個學校搬到云南昆明成立的。
我是在1945年入聯(lián)大二年級物理系的學生，一年級是在浙江大學念的?？墒悄莻€時候浙江大學也并不是在浙江，是在貴州。二年級轉到聯(lián)大，在聯(lián)大并沒有念完，1946年到美國芝加哥大學。
像許校長所說的，進了研究院。我對母校之一的北大是有很深的感情的。今天有這個機會，我就像回到家里一樣。同學們可以隨便問關于物理的問題或者跟物理有關的問題，我們隨便聊聊天吧。
問：您覺得我們人類用數學能夠完整地、完全精確地來描述整個物質世界和我們人類自身的意識嗎？
李政道先生：我們物理有兩方面，物理的基礎是永遠在實驗，是在觀察自然界；然后我們要很準確地把它表達出來。表達的方式，由于它的準確性，必須用數學。所以數學是必需的一個工具。我們需要的數學可能是數學家已經發(fā)明和發(fā)展了的，也可能還沒有。
舉個例子，牛頓研究萬有引力。萬有引力的觀測是在牛頓以前，是開普勒和伽利略。那個時候，他們想像引力和距離的平方成反比，可是沒法解軌道運動。他們已經知道了離心力和引力要平衡。圓的軌道很容易找出來，可是地球繞太陽不是圓的軌道，是橢圓形的。橢圓軌道就很難解。后來牛頓發(fā)明了微分和積分，就把這個問題解決了。觀測需要表達，就把數學的微分和積分的一部分發(fā)明出來了。
所以我這里要講的是物理的準確的表達需要數學。英文叫by definition is mathematics。這里的數學并不是數學家已經想出來的，數學家想的數學可以說是來自人類內心的，可是物理上用的數學是來自自然界的，來源不一樣，不過語言有共同性。所以我們覺得，我們念物理的人真正要了解的并不是數學，數學只是個工具。我們要了解的是自然界的形態(tài)和道理，可是自然界是很準確的，所以自動的，這個了解的表達就是數學。
問：在本科生階段您認為物理學習最重要的、一個人終生難以忘記的本領和最需要注意的是什么？
李政道先生：終生受益我很難講。不過呢，作為一個做物理的人，本科生、研究生、博士生以及后來做教授，都是一樣的，從一開始就應該知道你為什么要念物理。
物理是研究物質的原理的。一個人要追求物質的原理，最大的是全宇宙物質的原理。假如你本科學習能把這個抓住，鍛煉你自己的能力，那么你這一生就可以向這條路上走。本科生是這樣，研究生是這樣，博士生也是這樣，做教授也是這樣。
問：您對霍金說的“近20年內宇宙的'大統(tǒng)一’理論就能夠獲得完善”這句話如何評價？
李政道先生：霍金當然有很大的成就。至于說過20年可以了解什么，再過20年又可以了解什么，好像是18年以后又是一條好漢，這是沒什么道理的。因為我們對宇宙的了解，不光是人的一生，不光是我們和下一代的一生，人類永遠要追求下去。
因為宇宙本身在變，“大統(tǒng)一”理論的名字是“大統(tǒng)一”，但沒有一個理論真正是“大統(tǒng)一”的。我們對宇宙并沒有一個“大統(tǒng)一”的觀測。觀測不斷在改進，理論也會不斷跟著改。尤其是現(xiàn)在，對于宇宙的邊界不清楚，簡單地說，我們發(fā)現(xiàn)暗物質暗能量在我們的宇宙中極為廣泛。暗物質和我們熟悉的物質不完全一樣，暗能量和我們熟悉的能量也不完全一樣。
宇宙的實質遠遠超過我們人類自己的了解。所以凡是講20年后可以完成的都是空話，等你完成的時候再說。所以我想說，要想把整個宇宙完全了解，20年不止，再過20年也不止，人類是永遠在追求最后的怎么樣。再過幾百萬年，人類還有不知道的事情，還是會研究宇宙，可能和我們現(xiàn)在觀測的完全不一樣，不過還是看不到底，因為宇宙是近于無窮的，而我們是有窮的。可是我們可以了解得很多，我們越是花功夫在上面，我們了解得越多。
問：您在進行物理研究的時候是抱有怎樣的哲學思想呢？
李政道先生：我對哲學是外行。物理和其他科學是根據物質世界產生的問題去找解答， 而不是以人的意志為主來判斷。如果我的了解沒錯， 哲學是以人為主去研究外面世界， 而我們是以物質為主去研究變化的過程。我們研究的理論可能對哲學家也有一定道理，但那是后果，而不是開頭就用哲學，這是最大的區(qū)別。
舉個例子， 比如說宇稱守恒， 整個宇宙是應該宇稱守恒還是不守恒呢？這很難講， 因為哲學家可以說按照內在的判斷它一定是守恒的， 也許另外一個哲學家說一定不守恒。而我們不是這樣， 我們是要說， 宇宙對這些對稱性真的守恒還是不守恒， 要通過觀察歸納出一套理論。那個理論對哲學有影響， 可是它的出發(fā)點不一樣， 終點也不一樣。
問：20世紀初，物理學一些看起來并不重要的問題最終導致了一場物理風暴，您認為短時間內這樣的物理風暴會不會再次出現(xiàn)？
李政道先生：這當然可能，因為這種變革都是因為觀測的事實引發(fā)的。比如經典力學變成相對論或者量子力學，就并不只是內在的發(fā)展，很大的一個動力是外在的。有很多現(xiàn)象經典物理沒法解釋，比方說在19世紀末邁克爾遜和莫雷的實驗。
這個實驗很簡單，地球在轉，光的速度順著地球轉的方向走和背著這方向走是一樣的還是不一樣？簡單一想順著轉的方向應該快一點，因為要加上轉的速度，背著轉的方向應該慢一點，因為應該減去轉的速度?？墒撬麄儨y量出來完全一樣。這個現(xiàn)象經典物理是沒法解釋的，愛因斯坦在1905年就創(chuàng)造了狹義相對論。
同樣地，按照經典物理，原子里有電子繞著原子核轉，是一個連續(xù)的軌道，因此它發(fā)出的光的波長也應該是連續(xù)性的?？墒怯^測上凡是原子分子里發(fā)出的光都不是連續(xù)性的，光譜中某種波長特別強，經典物理沒法解釋，所以就產生了新的物理理論和新的物理實驗。凡是這些，對我們講不是烏云，是最令人興奮的，越是不能解釋越是一個挑戰(zhàn)。
現(xiàn)在有沒有同樣的物理學不能解釋的問題呢？這些現(xiàn)象是很多的。第一就是剛才講的暗物質。占我們這個宇宙大部分的暗物質有萬有引力，可是對光、對磁場、強相互作用、弱相互作用都沒有反應，這顯然是一個新現(xiàn)象。這是一類什么樣的東西呢？
我們本來在20世紀的思路是從19世紀開始的，是還原論的思想，就是說大的是從小的開始，小的是從更小的開始，你只要研究最小的，你就懂得大的，也就懂得更大的。所以全部20世紀物理學的力量就集中于研究越來越小的對象，這非常成功。
在19世紀末，電子被發(fā)現(xiàn)。在20世紀前半葉，中子、后來介子等很多種粒子被發(fā)現(xiàn)。一直到20世紀下半葉才知道所有的物質都是由12種粒子組成，就是6種夸克和6種輕子，這是一個了不起的成果。可是了解這12種粒子并不等于我們能夠了解整個的物質構造。
比如，夸克不能單獨釋放出來，這是十分稀奇的。我們現(xiàn)在認為這是因為真空是有變化的。什么叫真空呢？真空就是沒有物質的態(tài)，沒有物質的態(tài)怎么會有變化呢？讓我們想什么叫沒有物質的態(tài)呢，比如我們把這間屋子抽氣，把空氣抽得越稀薄越接近真空。在地球和太陽中間真空程度是相當高的，地球和別的一個星云之間更是接近于真空，可是萬有引力可以通過去，地心吸引力使地球繞著太陽轉。
同樣，不同的星云之間也有吸引力。這就是說力場可以通過去，這就意味著真空會有漲落，所以它是有變化的。我們認為真空的這個變化導致了夸克的禁閉。這是什么意思呢？就是說最微觀的粒子和最宏觀的整個宇宙的真空是聯(lián)系起來的。所以21世紀我們要研究整體統(tǒng)一。
對于這個問題，整體統(tǒng)一怎么研究，怎么把整個宇宙容納到微觀的世界，不是一句“大爆炸”就可以解釋的，也不是一句“大統(tǒng)一”就可以解決的?！按蠼y(tǒng)一”統(tǒng)一什么呢？我們連對象還沒有搞清楚。當然，你說不管什么我都統(tǒng)一它，那也可以，不過顯然你要了解什么是你要統(tǒng)一的對象，而這一點我們還沒有了解。所以在21世紀我們面對的挑戰(zhàn)并不小于在19世紀末20世紀初的那些挑戰(zhàn)，我相信還有更大的變化。
不光物理是這樣，再講到生物，生物學最大的一個發(fā)展就是在20世紀中葉沃森和克里克提出DNA雙螺旋結構?？死锟耸悄钗锢淼?，他覺得生物也應該像物理，解釋到越小越好，結果他們就發(fā)現(xiàn)了DNA，從此引出基因?？墒羌词鼓惆阉械幕蛐蛄卸寂宄?，你還是不了解生命，因為基因是微觀的，生命是宏觀的。
就像我們物理一樣，粒子只有12種，微觀我們到頂點了，可是我們并不能夠了解整個宇宙，所以21世紀我們要把微觀和宏觀聯(lián)系起來?，F(xiàn)在大家把基因擺來擺去很高興，就像我們在20世紀時把基本粒子搞清楚一樣進步很快，可是很快的排出基因序列后還是不懂生命，就像我們把粒子越找越小還是不懂宇宙，這兩者是密切相關的。
因此我們要發(fā)明一些新的儀器，同時我們也希望發(fā)明新的數學，能夠把宏觀和微觀連起來。物理學講究精密度，我們的思想要有精密度，所以出來的是數學而不是哲學。這類思想方法因為有準確性，可以跟化學、生物等其他學科交叉，對那些學科也會起很大的作用。所以在21世紀我們要把微觀和宏觀統(tǒng)一起來，這才是我們的目標。
問：在您看來國外和國內的科研環(huán)境有哪些差別？我們許多人熱衷于出國學習和研究。您對我們有什么忠告？
李政道先生：最重要的是學風。現(xiàn)在的教育一上網隨便哪個國家都一樣了，可是雖然網絡連接很密切，但是每個地方有每個地方的學風，這是決然不一樣的。
我來舉一個例子。我在美國哥倫比亞大學有自己主持的理論組，6年以前日本政府和美國聯(lián)合起來辦一件事情。日方的理化研究所是在明治維新后辦的，日本的幾位有名的物理學家像湯川秀樹、朝永振一郎都是理化研究所訓練出來的，它的成功是很顯然的。二次大戰(zhàn)后，理化研究所關門了，不過在60年代后期又恢復了。
它是日本很重要的研究所。它的所長跟我談，希望要在美國建立一個獨立的物理中心，建在美國的國家實驗室內，請我做主任。這是在6年前。其基金完全由日本政府出，由我管理，我一個星期去兩三天，其他時間我都在紐約。中心里有三分之一是日本的研究人員，三分之二面向全世界招聘。
日本為什么要出這個基金放在美國，而且對日本自己的人有個上限？在日本年輕人受束縛很大，在國內沒法一下子沖上去，所以它讓它的年輕人在外面干幾年再回來，養(yǎng)成一個新的風氣。它養(yǎng)成風氣的方法是投資，鼓勵人到外國去，然后再回來。這一研究的經費完全是日本政府提供的。我覺得學風是非常重要的。實際上日本的科學技術非常發(fā)達了，但還需要這么做。我今天從你們問問題的活躍程度看，覺得這兒的學風好，用不著一定要到美國去。
問：請您簡單回顧和評價一下您過去幾十年的科學生涯，您有沒有什么寶貴的經驗愿意傳授給在座的各位青年人？
李政道先生：我到美國去時才19歲，我現(xiàn)在再過兩個月就77歲了，用幾句話講這一生是很困難的。不過最重要一點，對我來說，生活都是差不多的。研究的物理題目雖然在變，我的能力和體力年紀大了也在走下坡路，但我對物理的興趣還跟年輕時一樣。
這個世界永遠給你新的問題，你考慮這些問題，就可以忘記其他的普通的事情，如買菜。所以說物理是我一生的一個追求和支柱。
問：您認為研究物理的學者們的天賦是天生就有的還是在學習物理的過程中培養(yǎng)出來的？
李政道先生：當然每個人都希望自己腦子好，身體好。我們就拿愛因斯坦來講，愛因斯坦的工作是非常多的，他的成名之作就是狹義相對論，基礎就是邁克爾遜-莫雷實驗，光速與地球轉動沒有關系。光線方程是x2+y2+z2-c2t2=0，寫這個方程需要多高的天賦？我相信你們一般都能寫下來。假如沿x軸方向走，那么更簡單了，把y、z去掉，x2-c2t2=0。
關鍵是光速與地球轉動無關，是個固定值，那么需要定的是x和t是怎樣變的。他假定這是一個線性變換，這個變換是很簡單的，這就出來了狹義相對論。這里當然是有天賦了，他之前的人從來沒這樣說，他之后的人都這樣說?？墒沁@個問題難在什么地方呢？顯然不是數學，而是他把光速提出來，其他都可以變，只有光速不變。這是個大膽的假設，他把這點抓住了，時間也變，空間也變，這就出來了狹義相對論。
你仔細考慮，他充分了解實驗告訴你最重要的是哪一點。拿住這一點不放，其他都可以放。我不知道愛因斯坦當時是不是這樣想的，不過假如你是愛因斯坦，知道邁克爾遜-莫雷實驗，知道x2-c2t2=0，你怎么做？可能x在變，t在變，c在變，那就出來一個比較復雜的變換。而他抓住光速不變這一點，也許是靈感，也許不是一天兩天得到的。得到這個以后，就出來一個變換，就是洛侖茲變換。
我們研究物理問題的時候，常有這樣的感覺：原理本來就存在的。就像人們掘古文物一樣，我們在掘自然界的真理，試各種的途徑，試對以后，感覺自然界的變化好像有生命似的。
許智宏校長：今天雖然時間很短，但同學們提了很多精彩的問題，李先生也給了精彩的回答和演講，涉及治學的問題，也涉及物理學很多領域，我想會給我們今天在座的同學們，特別是剛進北大的一年級同學留下深刻的印象。
李先生很謙虛，他講他只涉及物理學問題，實際上，我聽過李先生很多報告。李先生博學多才，雖然他的研究領域在物理學，但他在其他很多領域也有很深的造詣。
比如藝術，李先生的很多報告就是講科學與藝術。李先生對我們的國畫、書法、烹調都有很多的研究，在我國傳統(tǒng)文化上有非常高的造詣。希望今后李先生能有更多的時間與我們同學在不同方面進行交流。
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