在“广州从化粒子物理理论讨论会议”上,我得到了杨先生发出的去石溪访学的邀请,回到兰州大学以后就开始着手出国的准备。80年代初,出国的手续比较复杂,还需要通过英语和专业两个考试。我学习的一直都是俄语,英语口语水平很一般,后来参加了学校专门组织的英语培训班进行突击,最后才勉强过关。各种政审、考核的手续一直到6月还没办完,杨先生有些着急,一个月连发两次电传(Telex)催问情况。我把杨先生的电文交到学校,学校的态度变得积极了一些,后面的手续也办得更顺利了。到了1980年9月,我们要出国进修的30多人被教育部集中到北京进行了一周的培训,当时国家教委的高沂副主任讲了一句话很有意思,他说出国要特别注意,压力大了不要出事。
在纽约州立大学石溪分校,杨先生所在的研究所叫“理论物理研究所”(Institute of Theoretical Physics),简称ITP,和数学系在同一个楼,这栋楼的名字叫“数学塔”(Math Tower)。我们这些访问学者被安排在五楼,杨先生的办公室就在六楼。
当时杨先生那里有两个大组:一组由贝里·莫考伊(Bery MocCoy)负责,他是爱尔兰人后裔,主要做非线性模型的精确解和统计模型;另一组由荷兰人皮特·范尼乌文赫伊曾(Peter van Nieuwenhuizen)负责,主要做量子场论、引力场量子化等。和我差不多同期在石溪访学的还有三位:一位是冼鼎昌(即沙丁),他之前曾在苏联留学,在石溪工作半年后去了纽约,沙丁后来很早就被评为中科院数理学部的院士;另外还有两位都是中国科技大学的教授,一位是赵宝恒,另一位是闫沐霖,我们都是做理论物理的。老赵比我年长,当时他的学术水平也是最高的。因为我们刚出国,对国外有些新东西不太了解,比如路径积分。出国前,老赵自己研究过路径积分,在北京曾给我们讲过一些,在他的帮助下,我在路径积分上没费太多力气。老赵后来将研究转向可积系统,也就是杨−巴克斯特方程(YBE)。闫沐霖计算水平特别高,后来他主要做统计模型方面的工作,回国后在高能理论方面贡献很多。
与杨先生、杨师母、冼鼎昌(左一)在石溪合影
去石溪前,我在国内主要做经典场论研究;到石溪后,因为杨先生组里的学术氛围非常自由,杨先生也鼓励我学习新东西、进入新领域,所以我就根据自己的兴趣选择了喜欢的杨−米尔斯方程的研究工作。当时主要与曾是杨先生博士后的美国物理学家乔玲丽合作,那时她在美国布鲁克海文国家实验室做理论室负责人。晚些时候,我的好朋友、中科院理论物理研究所的吴詠时也到了石溪,后来我和他保持了长期合作。他的学术水平比我高,在中国时与意大利物理学家乔治·帕里西(Giorgio Parisi)合作的随机量子化理论是经典之作。2021年,帕里西获得了诺贝尔物理学奖。
在石溪杨振宁先生妹妹杨振玉家与杨先生合影
石溪的理论物理研究所经常会邀请各领域的世界知名科学家来做讲座,杨先生鼓励大家根据自己的兴趣积极参与,与邀请来的学者进行讨论,平时有问题也可以随时去找他讨论。在我印象里,只要提前预约,杨先生都会准时在办公室等候我们。虽然我们每个人感兴趣的领域不太一样,但我们发现很多问题杨先生之前都考虑过,也做过计算,所以经常是我们正讨论着某个问题,杨先生突然就打开抽屉,拿出一摞他之前算过的关于这个问题的草稿,让我们去复印做参考。杨先生的柜子里分层存放着他研究过的各种问题的资料,在我们眼里,那简直就是百宝箱。更让我们佩服的是,每次杨先生都能快速、精准地找到相关资料的位置。除此之外,杨先生还鼓励我们多去附近的布鲁克海文国家实验室听报告,那里距石溪大概四五十分钟车程,来去比较方便。
杨先生对物理学的发展方向有着高瞻远瞩的判断力,在学术研究上则始终秉持着自由开放的态度,因此他为物理学界培养了不少人才,而且这些人才也并不局限于某个狭小的研究领域。很多从中国到石溪访问的学者,后来都成了国内学术界各领域的领军人物。我印象比较深刻的有以下几位。
1980年,在石溪与冼鼎昌、吴詠时、乔玲丽(从左至右)三位教授合影
一位是当时杨先生的在读研究生余理华,他是中国老一辈物理学家余瑞璜先生的儿子,后来去了美国的布鲁克海文国家实验室。原来他想研究理论物理,但杨先生建议他多关心自由电子激光(FEL),他后来做自由电子激光理论做得非常成功。杨先生的另一个学生赵午现在是加速器专家。中国台湾的阎爱德也是杨先生的学生,杨先生辅导他狄拉克的量子力学,后来他领导了中国台湾同步辐射加速器的研究工作。
还有一位令我印象深刻的是美国华裔科学家张首晟,他1983年到石溪杨先生那里访问,那时我已经是第二次去石溪了。张首晟当时跟他的德国导师一起到石溪。我记得他导师做报告的内容是有关引力探测的。张首晟当时跟我说,他觉得对自己导师的这个研究方向兴趣不大。后来他就直接跟导师商议,决定留在石溪杨先生这里。杨先生也并没有让他去做规范场这些抽象的理论物理,而是建议他做凝聚态物理。80年代凝聚态物理刚好要掀起一个新的发展高潮,张首晟按照杨先生的指点去做,后来成为在凝聚态领域非常知名的物理学家。很可惜,前几年张首晟去世了,但他对凝聚态物理的贡献是得到广泛认可的。
1981年,按照国家规定,我结束了一年的访问,准备回国。回国前夕,我去找杨先生探讨回国后应该组织哪些学术活动,引导国内科研往哪些方向发展。杨先生说,中国应该好好发展自由电子激光。
自由电子激光的原理是这样的:我们知道,把磁铁按照一定的空间分布去摆放,就会形成一个个有一定形状且有强有弱的磁场,这时候入射电子就会在里面转圈前行。电子在磁场里运动时会产生一种激光,这种激光最大的特点是可以适当调节它的波长。
这当然是很有意思的东西,所以回国之后,我们就在兰州召开了自由电子激光的讨论会。参会的有当时成都电讯工程学院的刘盛纲院士。刘先生比我高一辈,曾留学苏联,是中国速调管方面的权威,现在年龄大了,还积极研究太赫兹激光。冼鼎昌也参加了会议,他当时在中科院高能所工作,也接受了杨先生的建议,后来在国内发展出了第一代同步辐射加速器,也因此很早就被选为数理学部的院士。事实证明,自由电子激光后来也成为国际物理学界一个很重要的研究方向。
在石溪的一年,我的研究方向集中于杨−米尔斯规范场,主要和在美国的吴詠时、乔玲丽合作。乔玲丽过去在杨先生那里做过博士后,是一位很有名的物理学家。
记得在石溪时我曾问过杨先生一个问题:为什么我们写一篇文章往往很一般,而您的一篇文章经常可以开辟物理学的一个新方向?
杨先生当时的回答,我印象很深。他说,做研究写文章,一定要从真正的物理动机出发,是物理问题推动着你去做研究,而不是凭自己空想。物理有其自身的发展规律,顺着物理发展的需求去做的事情就会是有意义的事情。
杨先生紧接着还给我打了个比方,说明怎么去寻找好的发展方向。他说:研究领域就像菜园子,做科研就像刨坑挖菜;选园子是关键,一般人们很容易进入比较成熟的园子,园子里已经被刨了许多坑,挖出了很多东西,因此跟着进去也可能会挖出萝卜,但就算你花很大力气再刨出一两个坑,后面也没有多少可以发掘的了,那时你就得换一个园子;可一生换上这么三两个园子,你就做不出什么特别好的东西了;所以,选择研究方向要尽量挑一个几乎空白的、很少有人耕耘的园子,闯进去,然后认真刨坑,就会挖出不少新东西。总结起来,就是选好一个新的发展方向,深入钻研,形成自己的特色。
杨先生的这个治学理念,在我后来的科研实践中被证明是非常深刻的,也让我一生受益无穷。