楊振寧是世界著名的物理學(xué)大師，但他在學(xué)習(xí)和研究中也曾經(jīng)歷很多失敗。有趣的是，有志于科學(xué)事業(yè)的人從他的失敗中能學(xué)到的反而是最多的。
1946年，楊振寧到美國芝加哥大學(xué)，想跟恩里科·費米（Enrico Fermi，1901 - 1954）讀博士，尤其是想做實驗方面的工作。但當時費米的實驗室是保密的，楊振寧不能進入，于是費米推薦他先跟另外一位教授愛德華·特勒（Edward Teller，1908 - 2003）做理論。
Edward Teller，1908 - 2003
特勒給楊振寧的第一個題目是Be與BeO的K-電子湮沒的幾率問題。楊振寧的初步計算結(jié)果出來以后，特勒安排他做一個報告，那是楊振寧在美國第一次做學(xué)術(shù)報告。系里教師們聽了報告都反應(yīng)很好，特勒就要楊振寧把這寫成一篇文章。然而楊振寧寫了一個星期始終寫不好，因為計算中用了好幾種不同的近似方法，自己不能肯定結(jié)果的可靠性。特勒倒也不在意，又給了他一個核物理的題目。
Samuel King Allison，1900 - 1965
1946年秋天，費米介紹楊振寧去另一位教授艾里遜（Samuel King Allison，1900 - 1965）那里。艾里遜是核實驗物理學(xué)家，當時正在建造一臺400千伏的Cockcroft-Walton加速器。楊振寧終于得到了做實驗的機會，但他的實驗生涯非常悲慘。用他自己的話說：
當時我在芝加哥大學(xué)的物理系是非常有名的研究生，因為我在西南聯(lián)大所學(xué)到的基本理論物理已達到了當時最前沿的標準，可是我的動手能力非常蹩腳。同學(xué)們很佩服我的理論知識，常常要我?guī)退麄兘鉀Q理論習(xí)題，可是大家一致笑我在實驗室里笨手笨腳?！癢here there is Bang, there is Yang!”（哪里有爆炸，哪里就有楊振寧?。?/p>
我早就聽說過這句名言！
與此同時，楊振寧在理論方面不斷地在找題目，找了四個之多。前三個當時在芝加哥大學(xué)都沒人感興趣，他一個人在圖書館中研讀，每一項都花了幾個星期的努力，結(jié)果都是無疾而終。只有第四個題目是特勒非常感興趣的，楊振寧花了幾個星期用群論分析“物理規(guī)律在空間旋轉(zhuǎn)下不變”的意義，得出幾個漂亮的定理，寫成一篇短文。特勒很喜歡這篇文稿。
1948年春天，全系師生都知道楊振寧在艾里遜實驗室的工作不成功，于是特勒主動來找他，問：“你做的實驗是不是不大成功？”楊振寧說：“是的。”特勒說：“你不必堅持一定寫出一篇實驗論文。你已經(jīng)寫了理論論文，那么就用理論來作畢業(yè)論文吧。我可以作你的導(dǎo)師。'楊振寧聽了很失望，因為他確實是一心一意想寫一篇實驗論文的。于是他對特勒說，需要想一想。
想了兩天以后，楊振寧決定接受特勒的建議。這就是為什么楊振寧沒有成為一個實驗物理學(xué)家。楊振寧自己說：有的朋友說這恐怕是實驗物理學(xué)的幸運。我看到這里大笑，我想說，這也是理論物理學(xué)的幸運。
然而真正的轉(zhuǎn)折在于，楊振寧自問自答：我一年多的實驗經(jīng)歷是否白費了呢？不是。我從中了解到，實驗工作者的價值觀與理論工作者不同，這一點影響了我以后的許多工作。
我來注釋一下。關(guān)于實驗工作者與理論工作者的價值觀區(qū)別有一個非常形象的故事，來自蓋爾曼（Murray Gell-Mann，1929 - 2019）的科普名著《夸克與美洲豹》?？淇耸巧w爾曼提出的基本粒子，質(zhì)子和中子都是由三個夸克組成的，蓋爾曼因此獲得了1969年諾貝爾物理學(xué)獎。
Murray Gell-Mann，1929 - 2019
《夸克與美洲豹》
蓋爾曼在MIT讀博士的時候，參加過一個討論班。有一次，一位演講者介紹了他的博士論文，里面用看似合理的近似方法算出，B-10原子核的最低能態(tài)的自旋角動量應(yīng)該為1。當他講完后，蓋爾曼想的是，坐在前排的杰出理論物理學(xué)家們對此有何評論。然而，第一個發(fā)言的根本不是理論物理學(xué)家，而是一個滿臉胡子、好像剛從地下室爬出來的小個子。
他說：“嘿，它的自旋角動量不是1，而是3。我測量過！”驀地，蓋爾曼明白了理論物理學(xué)家的主要目標：不是要說服前排的教授們，而是要與觀察結(jié)果一致。當然，實驗家也可能出錯。但在這個例子中，那個好像從地下室里爬出來的家伙說的觀測結(jié)果是正確的。
讓我們回到楊振寧的故事。1954年至1956年間，實驗發(fā)現(xiàn)了很多種新粒子，其中有兩種被稱為θ和τ的粒子非常奇怪。它們的質(zhì)量、壽命等性質(zhì)完全一樣，看起來它們應(yīng)該是同一種粒子。然而θ會衰變成兩個π粒子，τ會衰變成三個π粒子，這就造成了巨大的困惑。因為物理學(xué)中有一項金科玉律叫做宇稱守恒，意思是物理規(guī)律在左右變換下應(yīng)該不變。每一種粒子都有一個宇稱，奇或者偶，即-1或者+1。π粒子的宇稱是奇，這就意味著θ的宇稱是偶，因為-1的平方等于1，而τ的宇稱是奇，因為-1的三次方等于-1。所以，θ和τ到底是不是同一種粒子呢？！
θ和τ粒子的衰變
這個問題叫θ-τ之謎，是當時基本物理學(xué)中最困擾人們的問題。這里的關(guān)鍵在于，基本相互作用分為四類：萬有引力、電磁力、強相互作用和弱相互作用。在前三種相互作用中，宇稱守恒都有堅實的實驗基礎(chǔ)。但在弱相互作用中，宇稱守恒并沒有得到嚴格的檢驗，大家認為它守恒只是因為它“天經(jīng)地義”，這是一種思維的慣性。θ和τ的衰變，就來自弱相互作用。
楊振寧和李政道
1956年夏天，楊振寧和李政道仔細檢驗了過去五類所謂證明弱相互作用中宇稱守恒的實驗，發(fā)現(xiàn)它們其實都沒有證明宇稱守恒。他們指出了這一點，指出了弱相互作用中宇稱不守恒的可能性，并建議了幾類可以檢測弱相互作用中宇稱是否守恒的實驗。
他們把論文寄給了很多同行，很快就收到一致的回應(yīng)：宇稱絕對不會不守恒，你們建議的實驗都是浪費時間與資源！只有吳健雄獨具慧眼，她雖然也不相信宇稱會不守恒，但她認為這是值得檢驗的。即使宇稱守恒不被推翻，在以前沒有檢驗過的弱相互作用情況下檢驗它也仍然是有價值的。
吳健雄
經(jīng)過六個月的努力，吳健雄于1957年初宣布：在弱相互作用中宇稱不守恒，而且是極度不守恒。這震驚了整個物理學(xué)界，楊振寧與李政道立刻獲得了當年的諾貝爾獎。然而為什么大自然在三種相互作用中都宇稱守恒，只有在弱相互作用中宇稱不守恒？直到現(xiàn)在都不清楚。
這些波瀾起伏的故事告訴大家：永遠不要把所謂“不驗自明”的定律視為是當然的。而楊振寧前面那些失敗的經(jīng)歷，也都為成功做了必要的鋪墊。能從失敗中學(xué)習(xí)，才是大師風(fēng)范。大家如果能從別人的失敗中學(xué)習(xí)，就能更快地成功。
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