楊振寧：我一直認為費米是一個標準的儒家君子

2001年，楊振寧先生寫了這篇紀念恩利克·費米誕辰100周年的文章《他永遠腳踏實地》

恩利克·費米是20世紀所有偉大的物理學家中最受尊敬和崇拜者之一。他之所以受尊敬和崇拜，是因為他在理論物理和實驗物理兩方面的貢獻，是因為在他領導下的工作為人類發現了強大的新能源，而更重要的是因為他的個性：他永遠可靠和可信任；他永遠腳踏實地。他的能力極強，卻不濫用影響，也不嘩眾取寵，或巧語貶人。我一直認為他是一個標準的儒家君子。

費米最早在物理學中的興趣似乎在廣義相對論方面。1923年左右他開始深入探討統計力學中的“吉布斯佯謬”和“絕對熵常數”。然后，正如西格里所寫的：

當他讀了泡利關于不相容原理的文章后，立即意識到他已掌握了理想氣體理論的全部要素。這個理論能在絕對溫度零度時滿足能斯脫原則，提供低密度高溫度極限時絕對熵的正確的薩庫爾-特羅德公式。這個理論沒有形形色色的任意假設，而這些假設是以前統計力學中求正確的熵值時必須引入的。

這項研究導出了他的第一項不朽的工作，導出了“費米分布”“費米球”“費米液體”“費米子”等概念。

按照費米研究風格的特點，在做出了這個理論方面的貢獻以后，接著他就把此理論用到重原子的結構，導出了現在通稱的托馬斯-費米方法。對于這個方法中的微分方程，費米用一個小而原始的手持計算器求出了其數值解。此項計算也許花了他一個星期。馬約拉納是一位計算速度極快而又不輕信人言的人。他決定來驗證費米的結果。他把方程式轉換為里卡蒂方程再求其數值解。所得結果和費米得到的完全符合。

費米喜歡用計算器。不論是小的還是大的計算器他都喜歡用。我們這些在芝加哥的研究生們都看到了他這個特點，而且都很信服。顯然在事業的早期，他就已愛上了計算器。這個愛好一直延續到他的晚年。

費米下一個主要貢獻是在量子電動力學方面，他成功地排除了縱向場，得到了庫侖相互作用。1946—1954年間在芝加哥的學生們都知道他對這個工作極為自豪（可是在今天，六十五歲以下的理論物理學家似乎已經很少有人知道費米的這一貢獻了）。這一工作又是極有費米風格的：他看穿了復雜的形式場論，看到了其基本內涵——諧振子的集合，進而化問題為一個簡單的薛定諤式方程。這項工作1929年4月他第一次在巴黎提出，1930年夏在安娜堡有名的夏季研討會中再次提出來。50年代后期，烏倫貝克曾告訴我，在費米的這項工作以前，沒有人真正了解量子電動力學。這個工作使得費米成為世界上少數幾個頂尖的場論物理學家之一。

現在我跳過費米1920年在超精細結構理論中絕妙的工作來講他的β衰變理論。按照西格里的講法，費米終其一生都認為這個理論是他在理論物理學中最重要的貢獻。我曾讀過西格里在這方面的評論，但是感到迷惑不解。70年代的一天，我和維格納在洛克菲勒大學咖啡室中曾有過下面一段談話：

楊振寧：你認為費米在理論物理中最重要的貢獻是什么？

維格納：β衰變理論。

楊振寧：怎么會呢？它已被更基本的概念所取代。當然，他的β衰變理論是很重要的貢獻，它支配了整個領域四十多年。它把當時無法了解的部分置之一旁，而專注于當時能計算的部分。結果是美妙的，并且和實驗結果相符。可是它不是永恒的。相反，費米分布才是永恒的。

維格納：不然，不然，你不了解它在當時的影響。馮·諾伊曼和我以及其他人曾經對β衰變探討過很長時間，我們就是不知道在原子核中怎么會產生一個電子出來。

楊振寧：不是費米用了二次量子化的Ψ后大家才知道怎么做的嗎？

維格納：是的。

楊振寧：可是是你和約當首先發明二次量子化的Ψ。

維格納：對的，對的，可是我們從來沒有想到過它能用在現實的物理理論里。

我不擬再繼續講費米此后的貢獻，也不擬講他和學生們的關系。后者，我在以前已經寫過。我只講兩個關于費米的故事。

瓊·希頓（寒春）是第二次世界大戰中費米在洛斯阿拉莫斯的助手之一，戰后成為芝加哥大學的研究生。當我1946年后期開始為薩姆·阿立松工作時她也在這個實驗室當研究生。1948年春她去了中國，和她的男朋友歐文·恩斯特（陽早）結婚，并定居中國，從事農業（她的經歷是一個應該寫下來的很有意思的故事。我希望她能很快做這件事）。1971年夏我第一次訪問新中國，這是在尼克松訪問中國之前半年。我偶然在昔陽縣大寨的招待所中遇到了她。大寨是當時農業公社的一個模范典型。我們當然又驚又喜，共同回憶了在芝加哥的那些日子：我在實驗室里是怎樣的笨拙；我是怎樣在無意中幾乎使她受到致命的電擊；我怎樣教了她幾句中文；我怎樣借了一部汽車開車送她去拉薩拉車站，開始她去中國的漫長的旅程，等等。她問我還記不記得在她離開前費米夫婦為她舉行的告別會，這我記得。她又問我記不記得那天晚上他們送她的照相機，這我不記得了。然后她說在告別會前幾天，她覺得應該告訴費米她打算去中國大陸。考慮幾天以后她終于告訴了費米。費米說什么呢？“他沒有反對，對此我永生感激。”我知道她的這句話的分量，回到石溪后我立刻給在芝加哥的費米夫人打了電話，告訴她我在大寨遇到瓊的全部過程。幾年以后，瓊自己到了芝加哥，有機會訪問了費米夫人和她的女兒乃拉·費米。

【注：寒春（1921-2010），原名Joan Hinton，是圖靈獎和諾貝爾獎得主杰弗里辛頓（Geoffrey Hinton）的姑姑，美國核物理學家。她曾就讀于本寧頓大學、威斯康星大學，獲物理學博士學位，后參與曼哈頓計劃，成為首位參加核武器制造的女科學家。但因良心譴責，她于 1948 年來到中國延安，與陽早結婚。此后，二人在中國從事農業機械化和養牛工作，研發、改進奶牛青飼料鍘草機，還主持多項科研項目。寒春為中國畜牧業發展與機械化及人才培訓作出突出貢獻，2004 年成為首位獲得中國綠卡的外國人。】

現在引述我的《選集》(1983)第48頁中的一段話作為結束：

不論是作為一位物理學家還是作為一個人，費米深為所有的人所崇敬。我相信，他之所以使人肅然起敬是因為他是一個扎實的人。他的所有表現無不散發出他的這種品格的魅力。50年代早期，美國原子能委員會極重要的顧問委員會的主席奧本海默告訴我，他曾試圖勸說費米在任期期滿后繼續留在顧問委員會中。費米不愿意。奧本海默堅持。最后費米說道：“你知道，我不相信我自己在這些政治問題方面的見解總是正確的。”

【在六十四歲的一次演講中，楊振寧先生回憶費米：

1948年我在芝加哥大學得了博士學位（注：這一年6月份博士畢業，楊先生26歲，用了兩年半拿到博士學位）之后，當了一年教員。1949年春天，奧本海默(1904-1967)來演講。當時在美國，奧本海默是眾所周知的物理學家，因為他成功地主持了戰時原子彈的研制工作。那時正是量子電動力學中重整化問題的研究處在高峰時期。在芝加哥大學，費米和溫采爾、泰勒(1908-2003)等幾位教授對這一問題非常感興趣，但是他們還沒有細致地做這方面的工作。奧本海默那時主持普林斯頓高等研究院，那里有很多年輕人（包括戴森等）在做這一工作。聽完奧本海默的演講之后，我覺得我應該到那里去。于是我去找費米，也找了泰勒，請他們介紹我去高等研究院。他們兩位很贊同，因為那里有很多年輕人，經常有很多新問題討論。奧本海默回了信，接受我去高等研究院。這時，費米對我說，他很高興我去那里，可是又說，那個地方不是久留之地，因為那個地方像是一所修道院，是為培養傳教士的。這種觀點清楚地表示出了費米的物理學的精神，它也確實是我們做學生時平常與他接觸所得到的最深刻的印象。

費米對于“什么是物理，什么不是物理”有一個很清楚的價值觀念。他認為太多形式化的東西不是不可能出物理，只是出物理的可能性常常很小，因為它有閉門造車的危險。而跟實際接觸的物理才是能夠長期站得住腳的物理。我后來對于物理的價值觀念深深受到了費米的影響。這里，我們不妨做一個比喻。物理學的發展，可以比作研究一張非常大的畫。對這張畫首先要有近距離的了解，因為它畫得非常精細，你在每一個不同的地方都可以發現非常奧妙的結構。這個近距離的了解非常必要，如果沒有這種了解，就不可能理解物理學的真正的精神。但是，如果一個人只做近距離的了解，他便不能得到最大的成就。把這許許多多近距離的了解加起來還不夠，還需要有宏觀的了解，為此就需要有能力走遠了去看。這時，你會發現一個大的結構。對于一個物理學家，最希望他能做的是，既要對大的結構有了解，又要對細致的結構有了解。只有把這兩者結合起來，才能夠真正吸取自然界物理現象基本規律的精髓，也才能真正有貢獻。費米就是這樣一個兩方面都做到的人。

費米還認為，物理學發展的方向必須要從近距離的了解開始，才能得到大的規律。當然，也許有人要問，愛因斯坦發現廣義相對論時，是不是用非常大的原則來做的呢？我想，回答是這樣的：不錯，他發現廣義相對論是用大的原則來做的，表面上看起來，不是從具體開始的。不過，你如果再仔細地想一想，他取了哪些原則，他為什么抓住了那些原則，以及他怎樣運用這些原則來寫出廣義相對論的，你就會了解，他的那些原則還是由他從近距離所看到的那些規律歸納出來的。換句話說，愛因斯坦吸取的過程，仍然是從近距離變成遠距離，然后從遠距離得到規則再回到近距離來。

總而言之，我認為，一個完全只想從遠距離的規律來向物理學進軍的人是極難成功的，或者說，幾乎是史無前例的。費米對這一點的認識最為清楚。你去聽他的課也會有同樣的感覺。他所講的總是從實際現象開始，用最簡單的方法描述出來。你仔細地琢磨就會發現，有時候有非常重要的大的規律在里面，而這個規律卻永遠不是他開始的地方。】

——文章轉載至《丁一》