巨星陨落!李政道97岁传奇人生落幕,曾与杨振宁获诺贝尔物理学奖

之槐看科技 2024-08-06 03:37:06

编辑:编辑部

【新智元导读】物理学巨匠、诺奖得主李政道教授因病医治无效,于8月4日逝世,享年97岁。在他车载斗量的学术成果中,联手杨振宁凭借「宇称不守恒定律」,摘下了物理学桂冠。一个时代巨星陨落,网友们纷纷缅怀送别大师。

一代巨星陨落!

8月4日,诺贝尔物理学奖得主,著名华裔物理学家李政道教授,突发离世,享年97岁。

返朴官微最先发布这一消息,并得到了多方面的证实。

一时间,李政道逝世冲上了热榜。

他的一生,在粒子物理理论、原子核理论、统计物理等领域,做出了无可替代的巨大贡献。

当他证明宇称不守恒定律时,年仅30岁。1957年获得诺贝尔奖时,也年仅31岁。

各路大佬纷纷发文缅怀,送别这位物理学大师。

师从物理泰斗,首提创办「少年班」

1926年11月24日,李政道(Tsung-Dao)出生在上海市的一个名门望族家庭。

不得不提的是,他自幼对数学和物理有着独特爱好,4岁时开始便开始学认字和心算加减法。

他的大部分教育都在上海完成,1943年-1944年间,他在贵州省就读于国立浙江大学。1945年,他在云南省昆明就读于国立西南联合大学。

1946年,李政道年仅20岁,被西南联大物理学教授吴大猷举荐去美国攻读研究生,彼时的他,还只是一个大二水平的学生。

三年后,在物理泰斗费米的指导下,李政道在芝加哥大学完成了博士论文,主题是《白矮星的氢含量》。

在之后的采访中,李政道回忆起那段日子,「费米在自己学业指导中,非常有耐心,而且还是他第一位专攻理论研究的学生」。

而且,他们几乎每周都要坐在一起单独讨论半天,涵盖了物理学几乎所有的领域。

在此期间,李政道也完成了一个很重要的发现——预言W玻色子的存在,并且弱相互作用扮演了重要角色。

博士毕业后,受冯·诺依曼邀请,李政道去了普林斯顿高等研究院。也正是在这段时间,他遇到了自己妻子秦惠䇹。

1952年,26岁的李政道发现了统计物理中重要定理,即李-杨定理。当时,爱因斯坦得知这一工作后颇感兴趣,便邀请他与杨振宁前去讨论。

1954年,李政道再次提出了量子场中少有的可解模型——李模型。

直到1956年,他联手杨振宁提出了著名的宇称不守恒定律,让人们对物理学中对称性有了新的理解。

随后,第二年,31岁的李政道获得了诺贝尔物理学奖,成为有史以来第二年轻的诺贝尔奖得主。

(最年轻的是Lawrence Bragg爵士,他在1915年与父亲共获物理学奖,年仅25岁)。

随后,李政道迅速成为广为人知的科学家,特别是在基本粒子、统计力学、场论、天体物理、凝聚态物理和湍流等领域,他解决了许多长期存在且极其复杂的问题。

就连奥本海默对他盛赞道,「他是当时最杰出的理论物理学家之一,所做研究具有非凡的新颖性、多才多艺和风格」。

在研究之外,1950年至1953年间,李政道曾耶基斯天文台、UC伯克利、普林斯顿的高等研究院担任研究助理和讲师。

他在1953年,正式加入哥伦比亚大学,担任助理教授。1955年晋升为副教授,1956年晋升为教授。

值得一提的是,29岁的他,成为哥伦比亚大学历史上最年轻的教授。

另外,1974年李政道回国后,有感于国内情形,撰写一份培养基础科学人才的建议书,成为中国科大「少年班」创办重要理论依据。

此外,李政道巨佬一生获得的众多奖项和荣誉包括:

阿尔伯特·爱因斯坦奖、伽利略·伽利莱奖章、G. Bude 奖章、科学和平奖、中国国际合作奖、纽约市科学奖、纽约科学院奖、意大利功绩大军官勋章等。

他还获得了来自全球三十多所大学的荣誉博士学位、荣誉教授等职位。

李政道还是美国国家科学院、美国艺术与科学院、美国哲学会、意大利国家科学院、中国科学院、第三世界科学院和教皇科学院的成员。

第二年轻的诺奖得主

获奖理由:「因其对所谓宇称定律的深入研究,导致了对基本粒子的重要发现」

长期以来,物理学家们假设自然界遵循各种对称性。他们假设在一种「镜像世界」中,左右颠倒、物质被反物质取代后,物理定律依然适用。然而,在1956年,某些基本粒子的衰变引发了对这些定律平等性的质疑。

李政道和杨振宁提出了一种理论,认为弱相互作用违反了左右对称性定律。他们通过测量钴同位素在β衰变过程中电子的运动方向,这一理论得到了证实。

弱作用下宇称不守恒

宇称是一个量子力学量,只能取1或-1。在量子力学中,粒子用波函数表示。在空间反演下(x → -x, y → -y, z → -z),如果波函数不变,则该粒子的宇称为正;相反,如果变换后的波函数与原来差一个负号,则该粒子的宇称为负。

一个系统的总宇称,等于该系统内各粒子宇称之乘积再乘上轨道宇称。宇称守恒定律,是指在相互作用下,作用力前后的粒子系统总宇称不变。

1956年前的物理学界公认,在任何一种相互作用下,宇称都是守恒的。然而,50年代初从宇宙射线中观察到的两种新粒子——θ和τ,却动摇了这种认知。

θ和τ有完全一样的寿命和质量,衰变前后这两个系统的轨道宇称都为正;但前者衰变为2个π介子,宇称为正,后者衰变为3个π介子,宇称为负。

只有两种可能的解释,要么坚持宇称守恒定律,但要解释为什么性质如此相同的θ和τ是两种不同的粒子;要么确认θ和τ是同一种粒子,这就意味着要推翻宇称守恒定律。

李政道和杨振宁在1956年发表的「弱相互作用中的宇称守恒质疑」正是回答这个困扰物理学界的τ-θ之谜。

他们发现,宇称守恒定律虽然在强相互作用领域确有严格证明,但在弱相互作用中未得到过真正的实验验证。

τ-θ之谜的解答需要在问题之外寻找,如果弱相互作用的宇称不守恒确为普遍性原理,那么在其他实验中,比如极化核的β衰变的过程也应该观察到。

根据这篇论文,华人物理学家吴健雄和美国国家标准局科学家E. Ambler等人合作,用简洁明了的实验验证了他们的猜想,而且使用的正是极化钴60原子核β衰变实验。

实验证据表明,弱相互作用过程中宇称守恒定律不成立。

一项大奖,两桩公案

李政道与杨振宁这两位物理学家共获诺贝尔奖,无疑是华人学界的骄傲与荣光。但围绕着这个奖项,多年来的各种争议也从未平息。

首先,作为实验物理学家,吴健雄的实验结果对李、杨两人所提定律的证明功不可没,却未能得到诺贝尔奖应有的认可。不仅没有获得奖项,甚至诺贝尔基金会的新闻稿中也没有提及她的贡献。

理论的发展具有巨大的科学意义,但只有得到了可观测数据才能证实、验证或反驳一个理论。

福布斯杂志曾经发文章表示,「这是诺贝尔奖历史上最大的不公正」。

此外,李政道与杨振宁这两位亲密挚友也从1960年代开始逐渐分道扬镳,甚至最终决裂,成为华人学术界的憾事。

关于他们个人关系分裂的原因,李杨双方偶有公开叙述,然而各有说辞,令外界对真实原因依然不得而知。

李政道在1986年撰写的「破缺的宇称」一文中,对于二人关系有生动的比喻:

「两个孩子十分好奇,他们肩并肩向着光跑去。有的时候一个在前面,有的时候另一个在前面。像竞赛一样,他们竭尽全力,跑得越来越快。他们的努力和速度使他们两个非常激动,忘掉了一切。」

「他们发现了黄色帝国的宝库。他们的这项功绩使他们获得了重奖,深受人们的羡慕。他们名扬四海。」

「多少年过去,他们老了,变得爱好争吵。记忆模糊,生活单调。其中一个决定要用金子镌刻自己的墓志铭:『这里长眠着的是那个首先发现宝藏的人。』另一个随后说道:『可是,是我打开的门。』」

此外李政道还说:「我和杨的合作在二十多年前结束了。它的价值,不需要更多的说明,就如我们已发表的科学论文所表现出的那样,经得起时间的考验。」

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