李政道(1957年诺贝尔物理学奖得主)
李政道(Tsung-Dao Lee,1926年11月24日—2024年8月4日),华裔理论物理学家,与杨振宁因发现弱相互作用中宇称不守恒而共同获得1957年诺贝尔物理学奖,时年31岁,为史上第二年轻的诺贝尔科学奖得主。
| 李政道 | |
|---|---|
| 出生 | 1926年11月24日 中国江苏省苏州市 |
| 逝世 | 2024年8月4日(97岁) 美国加利福尼亚州旧金山 |
| 国籍 | 中国(1949年前) 美国(1963年起) |
| 母校 | 国立浙江大学 国立西南联合大学 芝加哥大学 |
| 知名于 | 宇称不守恒、李模型、KL—LL关系 |
| 奖项 | 诺贝尔物理学奖(1957) 爱因斯坦科学奖(1957) 美国国家科学奖章(1979) |
| 研究领域 | 理论物理、粒子物理、统计物理 |
| 机构 | 芝加哥大学 普林斯顿高等研究院 哥伦比亚大学 中国高等科学技术中心 |
生平
李政道1926年生于苏州,祖籍浙江青田。父亲李骏康是化工实业家。李政道自幼聪颖,抗战期间为避战乱辗转于浙江、江西、福建、广东等地,一度失学。1943年他进入贵州的国立浙江大学物理系学习,师从束星北和王淦昌。但因战乱浙大迁徙,1945年他转学到昆明的国立西南联合大学物理系,师从吴大猷。
1946年,吴大猷推荐李政道赴美留学。李政道进入芝加哥大学研究生院,在费米(Enrico Fermi)指导下攻读博士学位。当时他本科尚未毕业,却以天才式表现通过了入学考试。他1950年以《白矮星中的氢含量》获博士学位,论文分析恒星内部物质组成,展现了出色的理论功底。
博士毕业后,李政道先后在芝加哥大学(1950—1951)和普林斯顿高等研究院(1951—1953)从事博士后研究。1953年他加入哥伦比亚大学物理系,23岁成为助理教授,1956年29岁成为哥伦比亚大学历史上最年轻的正教授之一。
1956年,李政道与杨振宁合作提出了弱相互作用中宇称不守恒的假说。1957年吴健雄的实验证实其正确性,同年李政道与杨振宁共同获诺贝尔物理学奖。这是华人首次获得诺贝尔科学奖。
李政道此后一直在哥伦比亚大学任教,1962年任"费米物理学教授",1985年任"大学讲席教授",直至2012年退休。晚年他积极推动中美科学交流,创建了中国高等科学技术中心(CCAST)和北京现代物理研究中心。2024年8月4日在旧金山去世,享年97岁。
学术生涯
李政道的学术贡献涉及粒子物理、场论、统计力学、天体物理和核物理等多个领域。
最大的贡献是1956年与杨振宁共同提出的弱相互作用中宇称不守恒假说。在分析τ—θ谜题时,李政道以其敏锐的物理直觉提出:也许不是τ和θ的质量巧合,而是它们根本就是同一种粒子,只是通过不同宇称的衰变表现出来——这意味着弱相互作用破坏了宇称守恒。两人随即系统审查了已有实验数据,发现宇称守恒在弱相互作用中从未被检验过,进而提出了可实验验证的方案。吴健雄的钴-60β衰变实验证实了这一预测,这是20世纪物理学最激动人心的发现之一。
第二个重要贡献是"李模型"(Lee Model,1954)。这是一个可精确求解的相对论场论模型,通过引入一个"鬼粒子"探讨了重正化理论中的本质问题。李模型虽不直接对应真实物理,却在量子场论基础研究中具有重要的思想实验意义。
第三个是KL—LL关系(Källén—Lehmann spectral representation,与贡纳尔·凯伦Gunnar Källén独立提出)。这是量子场论中关于格林函数谱分解的普遍定理,是理解场论非微扰性质的基础工具。
李政道在统计力学方面也有重要贡献,包括硬球玻色气体的状态方程推导、输运理论中的李—杨圈展开等。
李政道的研究风格以物理直觉敏锐、数学推演快速而著称。费米曾评价他:"李政道是我见过的最聪明的学生——不是最用功的,是最聪明的。"
获奖成就
李政道与杨振宁共享1957年诺贝尔物理学奖。此外,他还获得爱因斯坦科学奖(1957)、美国国家科学奖章(1979)、法国国立高等研究院奖章、意大利共和国功绩勋章等。他是美国国家科学院院士、美国艺术与科学院院士、中国科学院外籍院士。
李政道致力于推动中国科学事业,于1986年在北京创办中国高等科学技术中心,后相继创办北京现代物理研究中心和上海交大李政道研究所。他设立了"秦惠䇹与李政道中国大学生见习进修基金"(䇹政基金),资助本科生开展科研。
历史贡献
弱相互作用中宇称不守恒的发现具有革命性意义。它推翻了"所有基本相互作用都遵循左右对称"这一被认为是物理学公理的信念——宇称守恒曾被认为是和能量守恒一样不可动摇的基本定律。这一发现不仅是粒子物理的重大突破,也深刻改变了人们对自然对称性的理解,开启了后来CP破坏、时间反演不对称等一系列更深层次的研究。Cronin和Fitch因发现CP破坏(1964年)获得1980年诺贝尔奖,其发现正基于宇称不守恒的框架。
宇称不守恒也是20世纪中国科学史上最辉煌的成就——两位华人学者在西方学术体系中取得顶尖成果,直接打破了当时中国科学界的自卑心理。这一成就激励了整整一代华人走向科学道路。
李政道推动的中美科学交流和相关教育基金已经运行三十余年,培养了大批中国的物理科研人才。中国高等科学技术中心至今仍是连接中国物理学者与国际顶尖研究机构的重要桥梁。
轶事典故
李政道是诺贝尔奖历史上最年轻的得主之一(31岁)。颁奖时,他的父亲站在斯德哥尔摩的音乐厅里流泪鼓掌——这位化工实业家怎么也没想到,那个战乱中总是逃课读物理书的小儿子会站在诺贝尔领奖台上。
李政道和杨振宁的合作及决裂是物理学史上最著名的搭档故事之一。从1949年在芝加哥相识到1962年决裂,两人合作了近14年。决裂后两人在公开场合很少提及对方。据一些资料记载,李政道认为宇称不守恒的想法最初由自己提出,而杨振宁则在合作中贡献了关键的数学论证和论文结构。历史的评判是:两人的贡献同等重要,缺一不可。
李政道有着极强的人文素养,酷爱中国古典文学和书法。他的书房里悬挂着苏东坡的《水调歌头》,他说这是他最喜欢的一首词:"但愿人长久,千里共婵娟——这不只是人对人的祝福,也可以是对宇宙的理解。"
在一次访问中,记者问他:"如果让你重新选择一次人生,你还会选择物理吗?"李政道毫不犹豫地回答:"如果人有下辈子,我还是想做一个物理学家。但我要在北大或者清华做一辈子的物理教授,再也不出国了。"——这是他晚年对中国科学教育深情的表达。
参考文献
1. Lee, T. D., & Yang, C. N. (1956). "Question of Parity Conservation in Weak Interactions". Physical Review, 104(1), 254–258. 2. Lee, T. D. (1957). Nobel Lecture: "Weak Interactions and Nonconservation of Parity". 3. Lee, T. D. (1954). "Some Special Examples in Renormalizable Field Theory". Physical Review, 95(5), 1329–1334. 4. Källén, G., & Lee, T. D. (1955). "Spectral Representation of the Propagator". Physical Review, 99(3), 946–949. 5. Wu, C. S., et al. (1957). "Experimental Test of Parity Conservation in Beta Decay". Physical Review, 105(4), 1413–1415. 6. 李政道 (2003). 对称与不对称. 清华大学出版社.