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学同学们在园里到处游玩。几乎每一棵树我们都曾经爬过,每一棵草我们都曾经研究过。相片6就是当时清华大学的大门。
今天的清华大学是大大扩展了。校园的东面从前是平绥铁路。为了清华的扩大,平绥铁路向东转了半个大圈。清华在50年代、60年代初以及“文革”以后,为中国造就了很多的理工科技人才。相片31是解放后在园内照的。
1933年到1937年我在北平崇德中学上了4年中学。芦沟桥事变发生以后,我们家从北平搬回合肥。在合肥住了几个月,我进了省立六中。也是那几个月中我首次尝到被轰炸的滋味。后来日本军队快要打到南京,合肥人心惶惶。我们一家经过很复杂困难的途径,转换过好几种交通工具,经过汉口、香港、越南的海防,到了昆明。因为那时在昆明成立了西南联合大学。我父亲要到那里去教书。
在1938年初到了昆明以后,我进了昆华中学高中二年级。那个时候辗转流离的中学生非常之多,所以教育部在那年的夏天公布了一项措施:所有学生不需要文凭,可以凭同等学历报考大学。我在念完高中二年级以后,就少念了一年,以同等学历参加统一招生考试,考进了西南联大。相片11是我当时的准考证。准考证号码很小,表示我很早就去报了名。
扎实的根基:西南联大
在西南联大从1938年到1942年我念了4年的书。那时联大的教室是铁皮顶的房子,下雨的时候,叮当之声不停。地面是泥土压成的。几年以后,满是泥坑。相片12是一些教室。相片13是大图书馆。窗户没有玻璃。风吹时必须要用东西把纸张压住,否则就会被吹掉。
在这样一个困难的时期,在常常要跑警报的情况下,西南联大的学术风气却是非常良好的。那时的教师阵容非常强大。大家知道,西南联大是清华、北大、南开三个大学合并在一起的。三个学校的教师都在联大教书,所以名教授很多。我记得很清楚,联大的大一国文是必修科,当时采用了轮流教学法。每一位教授只讲一个到两个礼拜。一般来说,轮流教学法的效果通常是很差的,会产生混乱的情况。不过因为那时的教授阵容实在很强,轮流教学法给了我们多方面的文史知识。记得教过我大一国文的老师有朱自清先生、闻一多先生、罗常培先生、王力先生等很多人。我进西南联大报考的是化学系,但一进去后就改念了物理系。物理系那时的教师阵容也非常强。我的大一物理是跟赵忠尧先生念的。赵先生现在在北京中国科学院高能物理研究所,已经80多岁了。我的大二电磁学是跟吴有训先生念的。大二力学则是跟周培源先生念的。周先生曾是北大校长、中国科学院副院长,也是80岁出头了。
西南联大的教学风气是非常认真的。我们那时候所念的课,一般老师准备得很好,学生习题做得很多。所以在大学的4年和后来两年研究院期间,我学了很多东西。那时候一般所用的教科书,是有名的老书。这个风气跟今天美国的风气不一样。那时候如果有一本书是好的话,是用上几年、几十年的。现在美国的教科书就好像汽车一样,两三年就要有新的式样。
在联大给我影响最深的两位教授是吴大猷先生和王竹溪先生。吴先生现在住在台湾,在清华大学和交通大学兼课。他是在美国退休后,到台湾去的。他对我发生很大的影响,是因为我的联大学士论文是跟他写的。我在1941年的秋天去找他。他答应收我为他的学生,给了我一本《Reviews of Modern Physics》(《现代物理评论》),叫我去研究其中一篇文章,看看有什么心得。这篇文章讨论的是分子光谱学和群论的关系。我把这篇文章拿回家给父亲看。他虽不是念物理的,却很了解群论。他给了我狄克逊(Dickson)所写的一本小书,叫4做Modern Algebraic Theories(《近代代数理论》)。狄克逊是我父亲在芝加哥大学的老师。这本书写得非常合我的口味。因为它很精简,没有废话,在20页之间就把群论中“表示理论”非常美妙地完全讲清楚了。我学到了群论的美妙,和它在物理中应用的深入,对我后来的工作有决定性的影响。这个领域叫做对称原理。我对对称原理发生兴趣实起源于那年吴先生的引导。相片47是吴先生和我1982年合照的。
王竹溪先生于一月底在北京逝世,逝世时71岁,是北京大学副校长、物理系教授。我在1942年西南联大毕业以后,进了西南联大的研究院,又念了两年,得到了硕士学位。为了写硕士论文,我去找王竹溪先生。那时他是很年轻的教授,刚从英国回来不久。在王先生指导之下,我写了一篇论文,是关于统计力学的。这篇论文把我引导到统计力学的领域。以后40年间,吴先生和王先生引导我走的两个方向——对称原理和统计力学——一直是我的主要研究方向。
科学研究与风格
1944年至1945年之间,我在联大附中教了一年书。1945年的夏天,动身到美国去。那时候中国和美国之间没有商船或航线来往。所以我乘飞机先到加尔各答。在加尔各答等了3个月,等到了U.S.S.General Stewart上的空位。这种船叫Liberty Ship(自由船),每艘载几千个在中、印、缅地区的美国兵回国去。船上留一二百个床位给非美国军队的人乘坐。我和一组清华留美同学,一共二十几个人,一同坐上了这样一艘运兵船。船舱非常挤,睡的床共有4层,每层只有两尺高。在床上不能坐起来。我们住在船最底下的“统舱”,里面有好几百人。周围都是美国兵。他们看见来了些年轻的中国学生,以为可以赚一点钱,于是拿出牌来要和我们打扑克,幸亏我们没有人同意。
那时我们都是第一次接触整天说英语的人。我还清楚记得,很多话我都听不懂,到了美国后也没听见人讲过。到60年代美国讲“脏话”运动发生以后,我才懂得从前听见是些什么话。
我在联大读书的时候,尤其是后来两年念研究院的时候,渐渐能欣赏一些物理学家的研究风格。我特别佩服的三位是爱因斯坦(Einstein)、费密(Fermi)和狄拉克(Dirac)。他们都是20世纪的大物理学家。他们三个人的风格是不一样的。可是他们的风格有一个共同点,就是都能在非常复杂的物理现象之中提出其精神,然后把这精神通过很简单但深入的想法,用数学方式表示出来。他们的文章是单刀直入,正中要害的。我比较不能欣赏海森堡(Heisenberg)的风格。海森堡是20世纪的一位大物理学家。他的测不准原理是量子力学的基础。可是他的研究方法不是能引起我的共鸣的。
一般念文史的人,可能没有了解科学研究也有“风格”。大家知道每一个画家、音乐家、作家都有他自己独特的风格。也许有人会以为科学与文艺不同,科学是研究事实的。事实就是事实。什么叫做风格?要讨论这一点让我们拿物理学来讲吧。物理学的原理有它的结构。这个结构有它的美和妙的地方。而各个物理学工作者,对于这个结构的不同的美和妙的地方,有不同的感受。因为大家有不同的感受,所以每位工作者就会发展他自己独特的研究方向和研究方法。也就是说他曾形成他自己的风格。
1945年11月我到美国。在纽约上岸。花了两天买了西服、大衣以后,第一件事情就是到哥伦比亚大学去找费密。费密不但在基本物理上有重大的贡献,而且是主持造世界第一个原子堆的人。因为这是战时工作,所以他的行踪是保密的。我在中国的时候就听说费密“失踪”了。可是我知道他失踪之前是哥伦比亚大学的教授。所以我到该校去问费密教授什么时候上课。使我非常惊讶而且非常失望的是,哥大物理系秘书竟未听说过有一个叫做费密的人。
后来我到普林斯顿去看我的一位老师张文裕教授。他现在是中科学院高能物理研究所所长;那时正在美国访问。张先生告诉我,费密打仗期间曾在洛斯阿拉漠斯(hos Alamos),听说他已经决定要到芝加哥去当教授。这就是我成为芝加哥大学研究生的道理。
有血有肉的物理学:芝加哥大学
在芝加哥,我跟费密有很密切的关系。他在教授普通的课以外,还开了一门特别的课,讲授特别选出来的题目。我受他的影响很深。我接触很多的另一位是泰勒(Tellr)教授。大家知道,他后来被称为“氢气弹之父”。泰勒的物理学的一个特点,是他有许多直觉的见解。这些见解不一定都是对的,恐怕90%是错的。不过没有关系,只需要10%是对的就行了。而且他不怕他讲的见解可能是错的。这给了我很深的印象。
刚才我和大家提过,我跟吴大猷先生学了分子光谱学跟群论之间的关系。学的方法,主体是推演法:是从数学推演到物理的方法。泰勒所注意的是倒过来的方法。他要从物理的现象引导出数学的表示。换句话说,他着重的归纳法。我跟他接触多了后,渐渐了解到他的思考方法的好处。因为归纳法的起点是物理现象。从这个方向出现,不易陷入形式化的泥坑。
我在芝加哥大学念了两年半,得到了博士学位,回想起来,确实学到了很多东西:不仅是一般书本上的知识,尤其重要的是方法与方向。刚才已经提到过方法了:归纳法。方向呢?通过当时芝加哥大学研究的气氛,我接触到一些最能有发展的研究方向。我常常想,我是很幸运的。在联大我有了一个扎实的根基,学了推演法。到了芝加哥受到新的启发,学了归纳法。掌握了一些新的研究方向。两个地方的教育都对我以后的工作有决定性的作用。
我最近这些年常常到中国访问,发现中国的大学所教的课程往往是非常之深的。有所谓“四大力学”。每一个