论杨振宁治学方法

高逸宁

【摘要】杨振宁既是一位物理学家，也是一位中西文化合璧的教育家，多年来提出了许多引人深思的教育思想，其中他曾多次提到了“眼界”在科学研究中的重要影响。文章就杨振宁先生在科学研究中所提出的“眼界”进行了梳理分析，试图为中国科技人才培养提供建议与参考。

【关键词】杨振宁;眼界;研究方向;研究方法

一、知识的博与专

国家的发展离不开高素质人才，而高素质人才仅有精深的专业知识是不够的，广博的多方面知识也是必要的。早在20世纪末，杨振宁审视国内教育情况就指出：“我想国内过去的这几十年有这样一个倾向，就是把学生引向专、精的方向，而使得他们的眼界被限制住了。”[1]115他认为这样对学生的个人发展以及社会发展都是不利的。在杨振宁看来，当今社会的各个领域中本就存在许多的新知识，而各个领域的交叉发展又衍生出许多新的领域，其中不乏非常重要的领域，所以在这样的背景下，学生的知识面太窄是不行的。

杨振宁作为一位兼具中西文化背景的科学家，他多次提到过中国与美国的学习方法的差异。他指出，美国的许多高校都会定期举办一些不同领域各种内容的讲座，杨振宁认为，学生还是应该多去参加听讲，即使听不懂也没有关系。他也指出，中国留学生往往不大喜欢去参加各种讲座，觉得与自己研究的学科风马牛不相及便没有必要听。这种封闭保守的学习态度是非常不可取的，培养广泛的兴趣对做学术与科研工作好处良多。杨振宁也曾讲过自己的亲身经历。他在芝加哥大学的那几年，每周都有一个讨论会，参加的有物理系的老师，也有化学系的老师，讨论的形式很随意，内容很广泛。在1949年的一次讨论会上，谈到了有人观测到π?介子可以蜕变为两个光子。这个问题引起了杨振宁的兴趣，第二天他就得到正确的选择定则，由此写出了“一个粒子湮灭为两个光子的选择定则”。正所谓“开卷有益”，杨振宁建议学生们应该经常去图书馆浏览翻阅，提高自己知识的广博程度。杨振宁曾提到他在西南联大读书的时候，听过王竹溪先生讲相变的讲座。他当时尚在大学时期，不能完全听懂，但这引发了他的兴趣。经过十年的了解与研究，杨振宁写出了关于相变的第一篇文章，而相变工作也在这之后的几十年间成为他的主要兴趣之一。在工作效率的问题上，杨振宁也提出了自己的见解。他认为，在学校念书期间，学习的范围宽广一些，之后再通过自己比较广泛的接触，向不同的方面发展，这样对于提高研究工作的效率是比较有益的。

杨振宁指出：“培养博览群书的习惯是很有益的。”当今世界，科学技术迅速发展，日新月异，新的领域正在不断被开拓，一个人想什么都懂确实很难，在这样的情况下，可以选择倾注全力在某一个领域里，也可以对很多方面保持兴趣，拓宽自己的知识面。而在杨振宁看来，选择后者在一般情况下更易成功。杨振宁强调：“如果一个人年轻的时候就已经对几个科学领域感兴趣，那么他以后就会更有发展前途。”杨振宁举了CAT扫描仪的例子。在杨振宁看来，那位物理学教授能提出这种设想就是因为他的知识面更广博，因为他同时对物理、医学、计算机技术等方面都感兴趣。“他通晓几种学科，因此当所学的东西成熟时，就会正确地利用它们。”[2]

可以看出，在杨振宁眼中，高素质人才具备广博的知识面更易成功。而杨振宁本身就是一位博学的人，通过梳理杨振宁在世界物理学上的贡献发现，他在物理学领域做了大致四个不同方面的研究，分别是统计力学、凝聚态物理、粒子物理和场论，其中著名的科学成就便有十多项。而除了物理，杨先生对多个方面也颇有研究，比如数学、历史、文学等，同时他也很喜爱音乐、摄影、考古等。杨振宁著名的理论“杨-米尔斯理论”的诞生就是个很好的例子。宇宙间四种基本力强力、电磁力、弱力、引力中，除了引力都是用杨-米尔斯理论描述的。在了解到韦尔把U（1）群的整体规范对称性推广到了局域后，杨振宁试图把SU（2）群的整體规范对称也推广到局域，但U（1）群是阿贝尔群，SU（2）群是非阿贝尔群，所以要实现是非常艰难的。而这也涉及高深的数学知识，因为对称性在数学上就是用群论来描述的。杨振宁正巧对群论并不陌生，因为他的父亲杨武之先生是一位著名的数学教授，并且擅长群论，杨振宁受到父亲的影响，对群论也感兴趣，于是他早早地就对群论有了很好的了解，从而成功提出了“杨-米尔斯理论”。可以说，杨振宁的成功与他广博的知识面是分不开的。

二、方向的宽与窄

杨振宁说过，选择研究方向，对年轻人来说至关重要。杨振宁自1945年赴美留学起，在美国待了几十年，他说他见过许多的学生在读博时期都挺优秀，但20年后再看，他们的成就却大相径庭，一部分人功成名就，而另一部分寂寂无闻。这样的结果大都不是由他们的天分、学历所造成的，而在于有的研究方向会越走越窄，有的方向则会越走越宽。杨振宁认为：“如果他选择的方向，五至十年后大有发展，他就能有所成就;如他所选择的方向是强弩之末，就不能发展了。那么，怎么才能看清方向呢？具体的很难说，关键是要把握住整个趋势，不要只是一头钻进去，眼光太短浅。”[1]123

杨振宁认为：“每个领域的专家的确具有特殊的洞察力，可以看到一些没有这种训练的非专家看不到的事情。”[3]106比如爱因斯坦（Albert  Einstein），杨振宁说：“他是自己在做学生的时候就认识到这个领域是他要去追求答案的一个领域，这是他厉害的地方。”[4]96再比如吉布斯（Josiah Willard Gibbs），杨振宁表示自己对他很是钦佩：“在面对与实验不符的情形下，他对他的‘理性的综合坚信不疑，证实他具有深刻的洞察力。”[3]153提到世界公认的赝矢量流部分守恒定理的奠基人之一、中国科学家周光召时，杨振宁说过：“周光召是一位顶尖的物理学家。他视野开阔，影响力深远，并且能够快速地洞悉新思想。”张首晟是著名的物理学家，开创了全新的研究领域——拓扑绝缘体。他于2006年提出了“量子自旋霍尔效应”，2007年，这一理论预言被实验证实，也被《科学》杂志评为“全球十大重要科学突破”之一。张首晟在美国读博期间，师从杨振宁，当时张首晟从事的是基本粒子物理研究，但杨振宁对此表示不赞成。当时杨振宁坚信凝聚态物理非常有发展前景，并鼓励张首晟把研究方向由粒子物理改为凝聚态物理，而张首晟后来在此领域也做出了非凡的成就。后来在一次演讲中张首晟说道：“杨先生是我的偶像，他改写了我一生的研究方向。”

杨振宁作为一位世界一流的科学家，自身显然也具备这种能力。他早早地认识到了高能物理的发展逐渐呈“粥少僧多”的形势，而加速器物理是一个有新发展、“粥多僧少”的领域，遂经常鼓励学生们选择到加速器物理的领域做研究，赵午就是其中一员。赵午提起这件事时说道：“今天的加速器物理界实多有收益于杨先生的真知灼见，而杨先生对加速器物理默默的付出与贡献却不为大众知晓。”[4]268杨振宁的学生余理华也提到，杨振宁曾讲过：“我们要选有希望的方向走，才会有更大的机会成功。”[4]258杨振宁先生曾与笔者就读的研究所内教授聊到未来研究方向时说道：“现在上海要搞自由电子激光，我建议山西大学对这方面预先做些准备，尤其是生物系、化学系、物理系。因为自由电子激光现在全世界都在搞，搞成以后，这几个领域就要改观，因为对于分子、原子可以看见了。这是现在一个重要的研究题目。”接着杨先生说：“二十年前我就看出来这个（自由电子激光）要发展，所以我给周光召、宋健写了信……但是耽误来耽误去。如果二十年前中国就做了这个事情，那二十年前中国就很领先了。”看得出来，杨振宁对于研究方向的把握有着深远开阔的眼界，正如他所说：“科学研究最重要的就是得要在最早的时候搞进去，最好的是在这个事情还没发生的时候就先下手。”

三、研究方法的近与远

恩利克·费米（Enrico Fermi）是世界著名物理学家，被誉为“原子能之父”，他是1938年诺贝尔物理学奖得主。1945年杨振宁赴美留学，因想在实验物理上做些事情，便一心投奔费米，虽因一些原因未能跟着费米做实验，但之后两人也有了深入交往。杨振宁认为自己对物理的价值观念深受费米的影响。杨振宁讲过，费米认为：“物理学发展的方向必须要从近距离的了解开始，才能得到大的规律。”[1]222而对于研究方法的远近问题，杨振宁曾做过一个比喻：把物理学的发展比喻成研究一张画。在杨振宁看来，这必然是一幅很精细的画，那么就需要先从近距离去了解它，而在这个过程中，你就可以发现它的各个地方的奥妙。这种近距离的了解可以使你理解物理学本质的精神。而在这之后，你还需要对它有宏观的了解，也就是说要远距离地看，这样才会发现大的规律。杨振宁认为，费米就是一位对具体的事物了解甚多，同时也了解大的结构规律的人，他的物理从现象出发，提出精神，最后用简单的方法表示出来。

那么，是否所有的物理理论都是从近距离出发？杨振宁提到了爱因斯坦发现广义相对论的例子。在他看来，爱因斯坦创立广义相对论，表面上看起来是用大原则而不是从具体开始的，但仔细分析就会发现，爱因斯坦用的大的原则也是由近距离出发的研究所得。也就是说：爱因斯坦的研究过程，也是由近及远，再由远及近的。总的来讲，在杨振宁看来：“一个完全只想从远距离的规律来向物理学进军的人是极难成功的。”[5]

【参考文献】

[1]杨振宁.杨振宁科教文选：论现代科技发展与人才培养[M].天津：南开大学出版社，2001：115，123，222.

[2]杨振宁.杨振宁文集[M].上海：华东师范大学出版社，1998：431.

[3]杨振宁.六十八年心路[M].北京：生活·读书·新知三联书店，2014：106，153.

[4]杨振宁.晨曦集[M].北京：商务印书馆，2018：96，268，258.

[5]楊振宁.几位物理学家的故事[J].物理，1986（11）：690-703.