从天才研究生到诺奖得主

1945年8月底，刚满23岁的杨振宁坐上了从昆明飞往加尔各答的飞机。与他一起的，还有其他20多名赴美留学的学生。何炳棣是其中一位。何炳棣比杨振宁大5岁，长着一张国字脸，剑眉，是西南联大历史系教员，他报考的专业是西洋史，在哥伦比亚大学取得博士学位后，转入国史研究，后来成为历史学界泰斗级的人物。在著作《读史阅世六十年》中，何炳棣详细记述了他们一行赴美留学生的行程。他们的计划是从加尔各答乘船到纽约，不过行程并没有预想的顺利——1945年夏秋之间，太平洋战事刚结束，各地交通还未恢复正常，他们只能在港口苦等运兵船，这是当时赴美最省钱的一条途径。轮船的班期不固定，也不易有空位，杨振宁他们只好“死等”，每天去船公司打听。

何炳棣记得，加尔各答处处都能见到乞丐，贫民街头露宿，骨瘦如柴的“圣牛”横行街道。这是同当时中国差不多的贫困。或许正是这些景象让杨振宁联想到了家里艰辛的情况，他将母亲给他织的白色毛背心寄回昆明，给弟弟穿。

1945年10月26日，在等了三个月后，杨振宁一行终于登上了“斯图亚特将军号”（USS General Stewart）。船上有两三千名美国兵，只有200个床位是卖给非军人乘坐的。杨振宁和同学买了最便宜的统舱船票，统舱设在船的最下层，一个大间住上几百人，都是四层的板床，人躺在床上不能坐起来。船起航不久，杨振宁他们晕船了，更是不敢起床。何炳棣在书中写道：“（运兵船）绕锡兰（斯里兰卡）首都科伦坡，经过风平浪静的红海、苏伊士运河和地中海，最后几天才真正领略到一个重要的历史和地理事实：冬季的北大西洋堪称全地球上最狂暴无制的区域，我们华夏大陆文化修辞家所用的‘惊涛骇浪’实在不足以形容冬季北大西洋昼以继夜、日又一日、风浪凶险可怕的程度。”

1945年11月24日，杨振宁一行抵达纽约港。当时的入境记录这样记载着他的信息：Chen Ning Yang，23岁，男，单身，学生，生于Hofei（合肥）。签证是在昆明发放的，永久居住地填的也是昆明。从上船开始，他们就已经进入了一个新的世界。杨振宁印象颇深的是美国大兵讲的英语，这是他第一次接触到全是讲英语的人群。可他觉得奇怪的是，对方说的话自己不能完全听懂，有很多句子和词语从来没听过。直到在美国生活多年后，他才恍然大悟，原来他们讲的英语里夹杂了大量的脏话。此时，杨振宁还未意识到，美国将成为他日后生活半生的地方。

1945年的美国街头，处处流露着和平和蓬勃向上的气息。街上到处是正在建设的楼房和道路，马路上是川流不息的汽车。第二次世界大战之后，美国已经取代欧洲成为世界科学的中心，是年轻人追求学术的圣地。虽然杨振宁还只是一个穷学生，但他年轻、充满活力，而且他每个月都有留学资金支持，生活是有保障的。初到美国，杨振宁表现出了很好的融入感。

他还记得安顿下来的头一件事情，就是去用了一下买餐点的自动贩卖机，只要放进五分或者一毛钱，就可以在一个一个的方格中取出餐点，这让他很是新鲜。随后，杨振宁花了两天的时间买西服、大衣等日常生活用品。只有一件最初不能适应的事情，就是一打开美国的报纸，到处都是女生内衣的广告。他觉得很不好意思，会快快翻过去。

杨振宁的心情是愉悦的。与他在昆明的生活相比，美国的生活在杨振宁眼中已经足够好。从1938年抵达昆明开始，杨振宁一家在昆明的日子越来越难。战争让中国损失了绝大部分工业，以及半数以上的农业，物价飞涨，以桂林熟盐为例，在1937年时为0.117元/市斤，1944年一市斤已要32.659元，涨了近280倍。大学教授工资的增长速度总是赶不上昆明物价上涨的速度。“中国近代力学之父”钱伟长1946年回国后，每月的工资还不够买两个暖水瓶。因为粮食少，杨振宁曾和同学们慢慢琢磨出一个可以多吃到饭的诀窍：第一碗饭少盛点，这样才能快快吃完，盛到第二碗。因为缺少纸张，西南联大的学生们养成了挥着手指在空中书写计算的习惯。

在最窘困的时候，物理系教授吴大猷养了两只小猪，每天都要为喂猪操劳。杨振宁一家人，依靠的是杨武之一人的薪金，自然捉襟见肘。杨振宁的母亲为了一家七口的温饱，年复一年从早到晚辛苦操劳，孩子身上穿的，都是她补了又补、改了又改的旧衣服。“那个时候我们兄弟姊妹一共五个人，所以能够撑下来，与我母亲的操劳跟坚强的意志有非常密切的关系。”杨振宁在2004年接受采访时说。为了帮助父母缓解家里的经济压力，1942年在联大读研以后，二十出头的杨振宁同物理系的学生黄昆和张守廉在中学里找了一个助教的职位，三人轮流工作。中学为他们三人提供了一间宿舍。杨振宁三人白天在联大校园里，并在校内伙食团吃饭，晚上再回到中学里睡觉。因为大学校园没有饮用水供应，他们养成了一个习惯，每天晚饭后花一二个小时到茶馆饮茶，然后再回学校去。

与父亲22年前去往美国留学相比，杨振宁面临的国际形势也发生了很大的变化。

1923年，27岁的杨武之出发到芝加哥大学时，虽然清王朝已经灭亡，中华民国建立了十多年，国外对中国的印象却还是没落帝国的颓势。对于来美的中国人，种族歧视非常严重，白人都看不起黑人、黄种人，杨武之也受过不少气。除此之外，他还要考虑谋生的问题——在美国的头两年，安徽省政府的官费能比较及时地通过中国大使馆发到他手上。但后来就渐渐不行了，费用时有时无，有时迟了几个月还没有钱汇到。杨武之只好自己打些零工来维持生活和学业，他洗过碗碟，在洗衣店干过，还到过农场当农工，摘葡萄、采草莓……

20多年后，当更年轻的杨振宁踏上美国的土地时，由于“二战”时中国在反法西斯战争中的表现和贡献，美国人对中国和华人的印象由歧视变成尊重和热情，执行了61年的《排华法案》已于1943年废除，对于这些从新面貌中国走出的年轻人，美国是优待和欢迎的。到达美国后，何炳棣在哥伦比亚大学读书，他说：“在纽约两年半多的学生生活中最愉快的回忆之一是我从来未受到种族歧视，反而不时受到相关方面的‘优待’。”他认为，时代、国际情势、个人行为和机遇都有关系，种族歧视问题不可一概而论。

在纽约，杨振宁住了大概三个星期，他对位于中央公园的自然历史博物馆非常感兴趣，一连去了两天，见到了很多大象和巨兽的标本，叹为观止。他还到离纽约市不远的纽黑文去看一个在耶鲁大学的朋友，对方带他看了一场美式的足球。

1946年1月，在抵达美国的两个月后，杨振宁终于见到了恩利克·费米。他嘴唇很薄，微笑时，总有一颗突出在整齐牙齿之外的小虎牙露出来，这让他的笑容有些调皮的样子。这是杨振宁最钦佩的物理学家之一。杨振宁从书本上读过许多关于费米的故事。费米擅长计算，最为著名的是关于原子弹爆炸威力的计算。1945年7月，第一枚原子弹在美国的新墨西哥州试爆，费米当时在试爆点，他手中握了一些碎纸片，当原子弹的震波传到他所在的基地营，他就让手中的纸张碎片落下，然后根据纸张散布的距离，推算出这个原子弹的能量为两万吨TNT炸药威力。后来被证明是惊人的准确。

进入20世纪以后，爱因斯坦、狄拉克、费米，三位物理学家影响和拓展了整个物理学的发展方向：爱因斯坦通过数学形式寻找其中所蕴含的物理学规律，最终发现了广义相对论；狄拉克1928年把相对论引进了量子力学，建立了相对论形式的薛定谔方程，没有这个方程，就没有今天的原子、分子物理学与化学；费米的β衰变理论，使得量子场论成为真正的物理理论，成为粒子物理的理论框架。1942年12月，费米在芝加哥大学体育场的壁球馆里，试验成功了世界上第一座受控核反应堆，人类由此进入核时代。此时，费米才41岁。

费米1938年到达美国。在20世纪40年代以前，欧洲是世界科学的中心，美国的年轻人倘若学科学，要到欧洲去修博士学位。第二次世界大战给了美国科学大发展的机遇：欧洲种族主义的威胁，使得大批的欧洲科学家选择前往美国。费米的妻子是犹太人，时刻受到威胁。1938年底，费米利用前往瑞典领诺贝尔奖的机会逃离欧洲，到哥伦比亚大学教学。在杨振宁眼里，费米是现代物理学家中唯一一位既做理论，又做实验，而且在两个方面都有一流贡献的大物理学家，而自己理论基础厚重，但实践很薄弱。费米是导师的理想之选。

在“二战”期间，费米负责原子堆的建设工作，他的一切行踪保密，以至于杨振宁抵达他战前任教的哥伦比亚大学时，物理系的教学秘书告诉他没有一个叫费米的人。杨振宁焦急地打探费米的消息。从西南联大来的张文裕正好在美国访问，他告诉杨振宁，听说费米要到芝加哥大学去——上世纪40年代的芝加哥大学物理系在世界范围内已经是数一数二的地位，会聚着包括费米、爱德华·泰勒、阿里森等风格分明的一流物理学家。费米谦逊和气，最喜欢跟学生交流，他来到芝加哥大学后吸引了一批有朝气的年轻人；泰勒50年代发明了氢弹，他主意特别多，对当时热门的核物理学、凝聚态物理学、宇宙射线问题等都非常有兴趣，好胜心很强；阿里森则是有名的实验物理学家，在芝加哥大学负责当时最先进的加速器的建设。

不过，迎接杨振宁的却是一个让人气馁的消息：费米在美国国家阿贡实验室工作，当时是保密的，不允许外国人进入。费米介绍杨振宁去阿里森的实验室。阿里森是费米的老搭档，当时在芝加哥大学核研究所从事核物理和反应堆建造方面的研究。杨振宁到阿里森实验室时，这个实验室正在建造一个40万电子伏的考克饶夫——瓦尔顿小型加速器，用来做一些低能核物理实验。杨振宁实验室其他六七个研究生一起建设这个加速器，并在完成后用其做实验。

杨振宁在实验室里待了20个月，这是一个在芝加哥大学物理系广为人知的不如意过程。杨振宁在实验室里总显得笨手笨脚，阿里森特别喜欢说一个笑话：“Where there is a bang，there is Yang.”（哪儿有了杨，哪儿就会噼啪响！）杨振宁甚至为此得了一个绰号“黄色危险品”。更让杨振宁气馁的是，他逐渐发现自己在实验方面缺乏一种“敏感性”之类的东西。举个简单的例子。实验室里的加速器常常会漏气，每天开展实验时需要找到漏气在什么地方，杨振宁往往找上两个多小时还找不到。可一个叫阿诺德（W.Arnold）的同学，能在两分钟内找到问题点。杨振宁去问阿诺德为什么能找到漏气的地方，对方也解释不出来。第二天加速器又漏了，杨振宁循着前一天的痕迹去找，可是位置又不同了。杨振宁后来总结，阿诺德对实验室内发生的问题有一种直觉，而且知道应该用什么办法去解决。

1947年1月，杨振宁在给黄昆的信中用了一个单词“Disillusionment”来形容自己的心情。黄昆是他在西南联大的同学，通过庚款留学去了英国。在西南联大时，他们经常去茶馆点上一壶茶，就着花生，讨论天底下所有的事情，从古代历史到当代政治，从世界上的文化大格局到新近所看的电影里的细节，无所不谈。“茶馆里吵吵嚷嚷，我们则更甚，常常会在热烈争辩中突然觉察到我们是吵得最厉害的，好像每个人都在看着我们。”“我虽然努力，可是没有做实验的天分。”杨振宁说。

芝加哥大学物理系教授泰勒看到了杨振宁的失落。费米曾经将杨振宁介绍给他。他曾给过杨振宁一个题目，是关于Be与BeO的K灢电子湮没的概率问题的计算，杨振宁得出了很好的结果。泰勒很高兴地安排杨振宁做了一个报告，请来了包括费米、尤里（Harold Clayton Urey）和迈耶夫妇（Mayer）等在内的重要嘉宾。

他很清楚杨振宁的优势所在。关于对杨振宁这一阶段经历的看法，泰勒曾举过一个例子，“我有一位研究理论物理的学生叫马歇尔·罗森布鲁斯，理论物理不错，与实验物理也有缘分。他与杨振宁是好朋友，比杨振宁迟些才得到学位，杨振宁还帮助过他，参加了他的论文的评审。不过，马歇尔并没有停留在纯理论物理领域里，他转向了等离子体和可控核聚变，现在可以说是首屈一指。对杨振宁来说，那就是另外一回事”。

1948年春天，这个眉毛异常浓密、言辞直接的犹太人跑到实验室来找杨振宁：“你做的实验是不是不大成功？”

杨振宁回答：“对了。”

“你不必坚持一定写出一篇实验论文。”泰勒记得，杨振宁很失望，他没有直接回答杨振宁的问题，而是说回去考虑几天。

做出离开实验物理的决定，对于杨振宁来说，是不容易的。放弃实验物理，不只是承认自我在某个方面不足，更多的困难是需要杨振宁在个人发展和国家需要两个方面做出取舍。而国家需要至上，是他一直以来所受的教育主张和强调的。

杨振宁是通过庚款留学项目到的美国。在云南的8年里，西南联大曾掀起过三次从军热潮：第一次是在抗战初期，一些同学投笔从戎；第二次是1942年太平洋战争爆发前后，为协助中国空军美国志愿援华航空队（即“飞虎队”），部分外文系同学参加征调，担任英文翻译；第三次是为了配合中国远征军第二次入缅作战，不少学生投军。北京大学教授许渊冲1941年就曾响应号召参军，到“飞虎队”担任英文翻译。

杨振宁没有参与相关活动，他头脑中整天笼罩着物理和数学问题。1944年夏天，杨振宁从清华研究院毕业，取得了硕士学位。他希望自己能够有继续深造的机会。不久，教育部宣布，中断了三年的留美庚款，恢复招考，杨振宁立即报名。庚款留学是“庚子赔款”后设置的留学生项目，最初用于资助中国学生出国留学，对考生的要求除了通晓国文、英文外，还须“身体强健，性情纯正，相貌完全，身家清白”。他们所学专业大多是化工、机械、土木、冶金及农、商各科。

第一次招考是1909年，630人应考，录取了50人。清华校长梅贻琦是其中一位，1909年他进入美国伍斯特理工学院电机系学习电机工程，1915年回国后入职清华教书。清华大学理学院院长叶企孙是第三批庚款留美学生，1924年获得哈佛大学博士学位后回国。学成回国，是他们选择的报国道路。

30年代开始，梅贻琦和叶企孙等人开始主持庚款留学人才的选拔工作。接触最前沿科学的他们在选拔人才上有了更明确的考量：根据中国的长远发展和近期的急需来确定留学生的专业和名额数，出国留学的导师则选择国际科学前沿的顶尖学者，这样能使留学生的发展方向正确并且较快地达到世界领先水平。也因此，从1941年开始，教育部删掉了原计划中的英文、政治学、法律、工业经济四学门，改成医学（注重肺病治疗）、制药学、造林学、纺织工程四门。1938年夏，郭永怀考取第七届庚款留学生，1956年回国，后来参与原子弹和氢弹的研制工作。钱伟长于1940年赴加拿大多伦多大学应用数学系学习，主攻弹性力学，回国后创立了中国第一个力学专业。

1943年的庚款留学强调航空和物理专业。西南联大历史系教员何炳棣参加了这场考试，何炳棣记得参与遴选的专业总共有22个，参与者百余人。考试那天是8月25日星期四，他报考的西洋史专业共考八门，为时四日。当时由于防日本空袭，上午一场7～10时，下午一场15～18时，每场三个小时。这一次考试，直到1945年春天才出结果。

物理考生全国只录取了一名，是22岁的杨振宁。其他录取的人还有洪潮生、钟开莱、吴仲华、沈申甫等人，对应的专业分别是无线电学、数学、内燃机专业、航空工程等。洪潮生回国后致力于中国低温物理与低温技术研究；钟开莱则留在了美国，后来出任斯坦福大学数学系主任，为世界公认的20世纪后半叶“概率学界学术教父”；吴仲华创办了中国第一个燃气轮机专业，并参与制定了科学技术发展远景规划；沈申甫后来致力于航空航天领域，成了美国两院院士。

杨振宁被录取是带着学习高压电实验的任务的。在他的庚款留美的准考证上，在他报考物理项目下面明确注明了这一点。这意味着他要去做加速器物理的实验工作。按照规定，所有考生在出国之前，有一年的留学预备考察时间，会有专门的指导员负责考核该生的预备期间的表现，并帮助其明了国家需要。赵忠尧和王竹溪是杨振宁的指导员。两位都教过杨振宁，对他的能力和特长非常了解，为了人尽其才，他们给清华大学庚款委员会写了一封信，希望可以让杨振宁自由从事理论物理的研究，去普林斯顿大学深造。两人的提议并未获得应答。原因很简单，每个留学生都被赋予了填补国内学科空白的责任。

1945年去美国时，杨振宁只有23岁。对于他来讲，最初去美国的目的与其说是出于个人对学术的追求，更多的还是国家赋予的责任。“我总得回中国去，回国后，我觉得理论物理没有什么用，中国需要的是实验物理，所以我要做这方面的工作。”在去阿里森的实验室前，杨振宁对费米说。

1948年，在泰勒找来几天后，杨振宁接受了对方的建议，专心写他的博士论文，这是杨振宁个人的一种解脱，杨振宁说“自己如释重负”，他终于可以全力投入自己擅长和热爱的领域了。1948年6月杨振宁得到博士学位。“我的博士论文是我进入对称与不变性（Invariance）领域的第一篇文章。紧接着又发表了我在此领域中第二篇文章，是关于π0的自旋的工作，其中仔细分析了场论中不变性的群论表示。这两篇文章使我一跃而成为用群论与场论分析对称的专家。那时此领域才刚刚开始，能在那时进入此领域是极幸运的。”杨振宁说。

从上世纪40年代末开始，芝加哥5327大学大道上一栋三层楼的房子里，总会有各种欢笑的声音伴随着音乐传来。这是费米的家。作为顶级的物理学家，1938年，他因中子方面的研究工作获得诺贝尔奖。在以后的几十年里，他有四名学生先后摘得此奖。费米是个好客的人，尤其喜欢和年轻一代打交道。为此，他家的多个备用卧室常常被老朋友、以前的学生的来访占用。每个月会有一天，这个时间通常是不固定的，他家里会举办一次方块舞舞会，这是一种古老的美国民族舞蹈——每四对男女舞伴围成一个方形，在提词动作指令下展现出相应的动作。眼睛明亮有神、身高一米七五左右的杨振宁就在舞者中间。他跳得很不错。

此时的杨振宁一切都是顺意的。他告别了实验物理的领域，重新进入了顶级的理论物理的圈子。费米1901年9月出生于罗马。他成绩很好，很早就表现出了数学和物理方面的天赋。恩里克·佩尔西柯比费米大一岁，与费米是初中同学，他和费米成为意大利最早的两个理论物理学教授。佩尔西柯曾描述过他与费米早期的友谊：“当我14岁首次见到费米时，我惊讶地注意到，我的这位同学不仅像一般所说的那样‘科学课程很好’，而且具有非同一般的智慧，他与我以前知道的其他男孩和我认为是聪明的好学生完全不一样。我们逐渐养成一起散步的习惯，从罗马市的一端走到另一端，以年轻人的急躁讨论各式各样的问题。但在这些青春期的谈话中，费米表现出一种思想的精确性、一种自信和原创性，它们总是让我感到惊讶。还有，他在数学和物理学上拥有的知识，远远超过学校教的。他不是以一种死记硬背的方式理解这些知识，而是可以非常方便和熟悉地使用这些知识。我曾多次自问：我是否曾经把他称为‘天才’？也许没有，因为对于一个儿童，或者也可以说对大部分成年人来说，‘天才’这个词似乎并不与智力有关，而一般与老年、著名和不可接近的人有关。我的朋友的思想对我来说太新鲜，以至于无法用一个名称来形容。”

费米的学生、诺贝尔物理学奖得主埃米利奥·吉诺·塞格雷在写《费米传》时，研究了所有与费米相关的材料，他发现了一个用铅笔写的小册子，共有102页。那是费米在比萨大学高等师范学院时做的笔记，上面清晰地记录了费米在1917年到1920年的工作：前28页是对分析力学的一个总结，在这些总结里，费米用一些很高级的方法处理了一些难题；后面讨论的是物质的电子理论、普朗克的黑体理论、气体的电性质和光效应。“这小本子反映了费米在成长时期的一些特点。从资料的选择来看，费米的鉴别能力让人吃惊，尤其是考虑到他的年龄和他实际上是在自学，更是让人惊讶。费米的另一个特点是：虽然他从来没有被数学上的困难吓倒，但他也没有因为纯数学的原因去寻找优美的数学。他似乎并不关心数学上的难易；他关心的是能否阐明物理概念的本质特征。如果理论明白易懂，当然很好，但是如果需要困难的数学，他也会很快就适应这种需要。”

费米身上让人看到的，是成为一个一流物理学家所需要的某种天分。这种天分很难总结，有杰出的自学和拓展能力，有对某一领域的热爱和兴趣，还有不可言说的直觉，这些，我们在杨振宁的身上也能看到。对于费米的这些特质，杨振宁在日后与他的交往中，颇有体会。“费米让大家懂得了物理学不仅只是专家们的课题，而是以一砖一瓦从平地上，一层一层地建立起来的。”杨振宁后来回忆。

围绕着费米，芝加哥大学物理系形成了热烈的讨论氛围。他们中有杨振宁、李政道，以及后来成为美国核武器研制重要顾问、美国国家科学院院士的戈德伯格，1988年得到诺贝尔物理学奖的施泰因贝格尔，在等离子体物理理论方面做出巨大成就的罗森柏斯，等等。费米将这群年轻的学生称为“baby scientist”：他们热情而又充满天赋，是未来物理学科的领袖人物。他们围着桌子四散坐开，讨论的问题范围极广，从星体的内部结构和演化，到黎曼几何学、广义相对论和宇宙学等等，参与者不拘形式，可以随便发言。

杨振宁的同学、美国核物理学家寒春后来将这些时间视为一生中最幸运的时刻，因为有一群聪明的同伴可以一同讨论物理。在这个顶级的学术圈子里，来自遥远中国的杨振宁是颇为瞩目的，即使上课时他总是谦逊地坐在教室后面。“他的物理知识远远超过我们这些人，他根本可以做我们的老师。”戈德伯格惊讶于杨振宁在物理方面的天分。他还记得有一次考试，杨振宁10分钟就答完题目，走出教室，留下他们继续奋斗了一个小时。罗森柏斯对杨振宁的印象则是他非常愿意帮助别人，也曾经帮助他了解了一些物理问题。

进入20世纪以来，物理学在人们心目中彻底变了模样。物理学家不再满足于只从宏观层面上认识客观世界，随着爱因斯坦相对论的提出以及量子力学的建立，他们的目光开始从自然现象深入到原子内部各层次的微观组成结构及其运动形态和转变规律，以粒子物理和统计物理为代表的现代物理学世界开始初步搭建起来。在研究方法上，理论物理学的探索过程也发生了一个根本转变，原本物理学的发展是由实验延伸到方程、规律乃至整个理论体系，如经典力学、电磁学、热力学等都是遵循这样的途径；在狭义相对论以后，这个过程被倒转过来，物理学家首先是建立方程、理论框架，然后再回到实验，由实验来验证理论的真理性。理论物理学家们迎来了最好的时代。

杨振宁后来对个人在这个阶段的发展有过一个比喻，“一个人最好在研究开始的时候，进入一个新领域，到一个旧领域当然也可以，可是就像挖金矿一样，挖新矿容易出成果，如果一个地方人家已经挖了五年，要想再挖出新矿，就比较困难”。这与美国科学社会学家哈里特·朱克曼的一项研究相契合。朱克曼早年曾考察了美国1901～1972年的诺贝尔奖得主情况，曾得出如下结论：“杨振宁的例子说明了一个普遍的模式。那些在以后将要获得诺贝尔奖金的年轻的科学家，很早就被纳入了他们所从事的领域中的新成就的主要交流渠道。他们知道正在进行哪些最重要的工作，在哪儿进行，和由谁进行。”

一直到进入芝加哥大学为止，无论从哪个维度来看，杨振宁都是顺利和幸运的。他最早在数学领域显示出天分，因为一位顶级数学家父亲的存在，他的天分得以被保护，并加以拓展。他对物理学产生兴趣时，又遇到了中国与前沿最为接轨的一批物理学家，在他们的引导下进入到最有前途的领域，他的数学天赋帮他拓展了物理学的边界。他唯一的挣扎是待在实验室的两年，在这个过程中，他清醒地意识到自己不是一个动手能力强的人。不过，对于他整个研究生涯和人生历程来讲，这仅是很短小的一个插曲。

50年代，杨振宁已经离开芝加哥大学，进入到普林斯顿高等研究院工作。普林斯顿高等研究院成立于1930年，由私人赞助。这是全世界研究者向往的地方——研究院各个学部不管是永久教授，还是不断更新的访问人员，他们都有独立处理自己时间、寻找合作者，不断地去探索基本的知识领域的自由，且不期望能获得即时的回报或者重大的应用。

杨振宁在普林斯顿高等研究院最初被物理学界关注到是关于伊辛模型的推导。伊辛模型是一个可以提供非常丰富物理内容的模型，不仅可以用来描述晶体的磁性，还可以用来描述包括液氦到超流态的转变、液体的冻结和蒸发、森林火灾等非常广泛的现象。自从德国物理学家愣茨教授1920年提出模型，他的学生伊辛1925年求出一维模型的解以来，求解二维、三维模型的精确解一直是物理学家追求的梦想。

1949年11月初的一天，在往返于普林斯顿大学与研究所之间的街车上，研究所的一位博士后告诉杨振宁，物理学家考夫曼简化了昂萨格的方法，可以通过2n个一系列“反厄米特矩阵”推导出伊辛模型，杨振宁在芝加哥大学期间曾作过相关的推导。一回到研究所，他就根据自己曾经的经验，很快掌握了考夫曼的推导方法，他沿着对方的计算继续推导下去，求解出二维伊辛模型的自发磁化强度。这篇文章之前，二维伊辛模型只是被认为是有趣的数学问题，但这篇文章之后，二维伊辛模型的很多性质被认为与物理现象很接近。这成为杨振宁在统计物理领域的重要起步，也为他日后在这一领域的成就奠定了基础。“这份成果发表后，物理学界很多人非常注意我，可以说这是第一次。”

1955年，杨振宁33岁，在研究院获得终身职位——这样的职位只有20多个。杨振宁在普林斯顿高等研究院待了17年，这是他一生创造力最为丰富的阶段。跟其他理论物理学家单打独斗的研究风格不一样，在中国文化熏陶中长大的杨振宁开放，善于沟通、交流，很愿意与他人合作，包括后来获得诺奖的宇称不守恒定律以及后来被物理学界公认为杨振宁一生最高成就的杨-米尔斯理论都是合作的结果。物理学家戴森曾经概括杨振宁取得成功的三个重要特点，其中一个就是团队精神。“合作有很多的好处，你在讨论一个问题，有时候走不通了，你的想法都走不通了，那个时候假如另外有一个人跟你讨论讨论，问你几个问题，或者想出来一个新的方向，于是你就又起劲了，这是很重要的一个研究的途径。所以我认为：和别人讨论往往是十分有用的研究方法。”杨振宁说。

众多的合作者里，最重要的一位便是李政道。李政道比杨振宁小四岁，同样来自西南联大。他来美国的途径与杨振宁不同。1945年，第一颗原子弹爆炸后，国民政府意识到了核武器的威力，决定遴选学生出国学造原子弹。吴大猷推荐了李政道，当时李政道才19岁，读大二。与他一起入选的还有日后组织领导中国原子弹、氢弹研究设计的朱光亚，曾担任国防科技大学副校长的孙本旺以及成为台湾“中央研究院”院士的徐贤修等五名学生。1999年，有人曾询问吴大猷为何选择一位大二年级的学生去美国深造。吴大猷说，看一个人要看他的智慧、基础，看他的发展趋势和潜力。他觉得李政道天赋好，有智慧，思想活跃，反应快，学习基础扎实，知识面广，虽然只是大学二年级，但实际水平超过了大学毕业生。

1926年，李政道出生于一个中产阶级家庭。他的曾祖父、祖父、伯祖父都是东吴大学（今苏州大学）的主要创办人。父亲李骏康是南京金陵大学农业化学系第一届毕业生，大学毕业后在上海一家德国化肥厂制造化肥，后来又进入上海的洋行，充当化肥进口贸易代理商。母亲毕业于上海启明女子中学。夫妻两人共有六个子女。李骏康对儿女的教育很重视，他们为每个孩子请了家庭教师，让他们全部接受了高等教育。

因为战争，李政道小学、初中和高中都未完成学业，全部依靠同等学力升学。1941年太平洋战争爆发，上海沦陷。16岁的李政道和二哥一起到达江西赣州，进入江西临时中学读书。因为战争影响，学校没有老师，没有设备，学生只能自学。李政道很快就把中学的课程学完，特别是数学、物理更是成绩突出，每次考试几乎都是满分。有一段时间，他还担任了低年级学生的老师。

李政道对物理兴趣浓厚，他听说浙江大学有王淦昌、束星北等有名的教授，就想去浙大求学。1943年，浙江大学已经迁往贵州，李政道单独一人从江西经广东进入广西，再从广西转入贵州。这一路，他有时搭乘运兵的大卡车，有时靠徒步。盛夏季节，他染上了痢疾，身上长满疥疮，像一个流浪的乞丐。两个月之后他终于到了贵阳，以同等学力通过全国大学统一考试，进入物理系学习。可刚配上校徽，一节课还没上，学校就收到命令，要从贵阳迁往数百公里外的湄潭县。李政道跟随束星北和王淦昌学习了一段时间后，日军进范黔南，浙江大学又面临动荡。李政道下决心去西南联大报考物理系。

那时，正值学期中间，不经考试不能入学。吴大猷便和二年级的物理系教授商量，让李政道随班旁听参加考试，如果合格，暑期可免读二年级的课程转入三年级。李政道一开始就表现出了他天才的学习能力，学得很轻松。他经常到吴大猷先生家里去，看到吴大猷忙着，他就帮忙干点家务活，打扫房间，劈柴挑水，样样都来。他很喜欢解题，吴大猷拿了一本美国人沙尔林编著的《物理学》给他，这本是高年级学生的课程，但他很快都能解答出来。吴大猷惊讶于李政道表现出的天分，觉得李政道是一个极天才又极勤奋的青年。

1946年秋天，李政道在杨振宁之后抵达美国，导师是费米。这是杨振宁和李政道第一次见面。杨振宁对李政道的印象是，人胖胖的，很随和。李政道20岁，杨振宁24岁。两人最早的一次合作并不是做物理学方面的研究，而是参加芝加哥一家报纸举行的字谜竞赛活动，有点像联字猜想。第一名的奖金大约要超过5万美元，这个数目极具吸引力。杨振宁和李政道与其他几名研究生组成小组参加比赛，报名费为8美元。他们又花了40美元买了两卷未删节的《韦伯新国际字典》，这是此次竞赛的正式指定字典。他们在解答了第一组难题之后进入“加赛”，在彻底研究了题目之后，他们提出了两组解。几天后，他们得知，因为提出了过多的解，他们被取消了竞赛的资格。

在费米指导下，李政道在芝加哥大学获得物理学博士学位，他的博士论文《白矮星的含氢量》被芝加哥大学誉为“有特殊见解和成就”，列为第一名。校长罗伯特·哈钦斯在授予他博士学位证书时特别指出：“这位青年学者的成就，证明人类在高度智慧层次上，东方人和西方人具有完全相同的创造能力。”赏心悦目的风景

1951年暑假，在杨振宁进入普林斯顿高等研究所的第二年，李政道也来了，两个人开始了黄金合作期。因为比李政道大上几岁，杨振宁一直认为自己像个兄长一样照顾李政道。他说，李政道吸收新知识的速度非常快，而且兴趣广泛，虽然他们两人大都不喜欢看别人的文章，但是李政道看得多一些。在李政道眼里，杨振宁极端聪明有天赋，“他的品味比较倾向于数学，和我自己的互补。我们曾经对各种问题公开地讨论，而这些经常是十分热烈的讨论，对于我的发展，特别是在我那些成长年代中的发展，有着重要的影响”。

1951年，两个人的交往已经不只是学术和个人友谊间的往来，而是扩展到两个家庭。杨振宁于一年前结婚。他的妻子是杜致礼，出生于1928年，比杨振宁小6岁，是他曾在西南联大附中教过的学生。杜致礼有着显赫的家世，她是蒋介石手下著名军事将领杜聿明的长女，家里还有两个妹妹和三个弟弟。1947年，杜致礼到美国威尔斯利学院念书。她的同班同学，有京剧表演艺术家周信芳的女儿，还有日后成为菲律宾总统的拉莫斯的妹妹。出国以前，她母亲曾经带她去见过宋美龄，宋美龄还替她写了一封介绍信。

1947年，杨振宁25岁。杨振宁的父亲杨武之和老师吴大猷都在考虑他的婚事。杨振宁这一代在婚姻上面临的选择已经同他父亲杨武之和母亲罗孟华旧式的婚姻完全不同，除了家庭上的对等外，也有观念上的契合。吴大猷给杨振宁介绍了一个叫张元萝的女孩子，他的父亲是中国体育教育的创始人之一。除此之外，还有其他几个女生也在他的考虑范围内。

1947年12月，杨振宁是在普林斯顿的街头遇见的杜致礼，那个时候，杜致礼的大弟弟杜致仁在普林斯顿念中学，杜致礼来看他。不过那个时候杨振宁并没有显得太着急，一方面是为了多看看杜致礼，一方面他还有其他可能的人选，所以“一两个星期都没有消息”。

也是在同一年，23岁的李政道与秦惠莙一见钟情。秦惠莙在上海读的是教会学校，1947年，她刚通过学校来美国进入堪萨斯州圣玛丽学院读书，攻读家政专业。她是跟同学去芝加哥度假时遇到的李政道。李政道对秦惠莙很是喜欢，当他收到对方舞会的邀请时，立刻着手实施两项计划：一是减肥；二是学习跳舞。他参加了舞蹈训练班，班里的六门课程他都参加，很快掌握了跳舞的基本技法。1950年6月，两人结婚。

杨振宁和李政道两家都住在古德曼路，杨家是3F号，李家是3E号，是邻居。1951年，杨振宁的大儿子杨光诺出生，第二年，李政道迎来大儿子李中清。两家人来往密切，孩子们经常在一起玩。杜致礼细腻温柔，贤惠能干，杨振宁举例说，有回小儿子打球受伤，很严重，都直接伤到了脾脏，流血不止，被送进医院开刀，杜致礼怕他工作分心，住院多时都没告诉他，一人担下了所有事情。

杨振宁说，他记得两家人常常会从普林斯顿开车，到纽约曼哈顿离哥伦比亚大学不远的125街和百老汇街口的上海和天津两家中国餐馆去吃饭。他们还经常去纽约著名的布朗克斯动物园，在动物园里玩到很晚。杜致礼年纪比秦蕙莙大一岁，两人关系也很亲近。杨振宁曾在传记中回忆，杜致礼个性比较强一些，那个时候的秦蕙莙不大讲话，个性也有点退缩，杜致礼在许多事情上还会给秦蕙莙一些建议和鼓舞。

在普林斯顿高等研究院，杨振宁和李政道两人在统计力学领域进行合作研究。1951年秋，他们写了两篇统计力学论文，针对统计力学的相变理论首次给出了不同热力学函数的严格定义。在此基础上他们发现不同的热力学函数在有相变的情况下是不可解析延拓的。李政道和杨振宁的这个发现推翻了统计力学领域里由迈耶（J.Mayer）、玻恩（M.Born）和乌伦贝克（G.E.Uhlenbeck）等建立的相变基本观念，标志着相变问题严格处理的新开端。

这两篇论文吸引了爱因斯坦的注意。爱因斯坦当时已经72岁，他从1933年受聘后一直待在普林斯顿高等研究院，是那里最有名的教授。20世纪初，爱因斯坦提出相对论，开创了一种全新的物理学研究方法，被认为是20世纪最伟大的物理学家之一。杨振宁和李政道抵达普林斯顿时，爱因斯坦已经退休了，致力于统一场论的研究。他邀请了两个年轻人到办公室进行了长谈。爱因斯坦问了几个物理问题，如巨正则系统的基础、晶格气的物理意义以及配分函数之根本分布等细节。李政道记得对方问得很多、很细，最后临走时，爱因斯坦站起来，和两人握手并且说：“祝福你们未来在物理上成功。”“我记得他的手比其他人大而且温暖。总而言之，这是最难忘的一个经历。”

杨振宁的记忆则颇为不一样，他说爱因斯坦只邀请了自己一个人，他收获不大，原因是不大听得懂爱因斯坦的口音。“他说起话来声音很低，而我陷入了一种因为和长久崇拜的一位伟大物理学家如此接近而来的强烈情绪之中，很难把注意力集中在他的语句之上。”杨振宁后来在接受台湾作家江才健采访时提到，他不记得李政道一起去了，后来看到李政道的文字回忆，同意应该是他们两个人一块儿去的。

从1956年到1962年，杨振宁和李政道共同写了32篇论文，范围从粒子物理到统计力学。“合作紧密而富有成果，有竞争也有协调。发挥出我们每个人的最大能力。合作的成果大大多于每个人单独工作可能取得的成果。”李政道说。和两人都熟识的物理学家伯恩斯坦（Jeremy Bernstein）曾经写过一篇文章，描述两人的科学合作：他们两个人都能说中文和英文，但在讨论物理问题的时候，几乎完全是用中文，因此旁听者只能够偶尔猜测一些听起来有些熟悉的单词，是杨、李无法找到合适中文翻译的物理名词，或者有时候可以听到像是“哦，现在我了解了”这样的英文短句。他们讨论任何物理问题，都是兴致昂扬，而且常是用极大的嗓门。他们两人对于进行彼此间的计算竞赛，有着极大的乐趣，由于他们都是极端敏锐快捷的思考者，因此观看或聆听他们的工作进展，是既兴奋又令人疲惫的经验。

普林斯顿高等研究院院长奥本海默则说自己最喜欢看到的风景，就是杨、李两个人走在普林斯顿的草地之上，特别的赏心悦目。

20世纪以来，对称性成为整个物理学的基石，又被称为宇称守恒。物理学家认为，若某事物、某性质、某规律在某种变换之后仍保持不变就称为具有对称性。简单来说，当一个物体在镜中显现的时候，镜子就把它的右变成左，反过来应该也是一样。不管是相对论的提出，还是量子力学的发展，都依赖于对称性。可是到了20世纪50年代中期，物理学家们突然觉得所有人都被关在了一个黑屋子里，他们发现了用对称性解释不了的问题。“他知道在某一个方向一定有一个门可以走出去，但是这个门在哪个方向呢？”

让众多物理学家疑惑不已的问题是当时发现的一批新粒子。1930年以来发现的其他粒子，都有一个反粒子，质量相等，当二者碰到一起时它们就互相湮灭，变成各种类型的能量。但新的这批粒子却呈现出不一样的特点。尤其让人诧异的是θ和τ两种粒子。这两种粒子无论是电荷、自旋还是质量都一模一样，它们生命都很短，会很快衰变成其他的粒子。奇怪的是衰变结果却不一样：θ粒子在衰变的时候会产生两个π介子，而τ粒子在衰变的时候会产生三个π介子。这是与对称性不相符合的。物理学家们试图解释两个粒子不是同一种粒子，结果在做了实验后却发现，对θ和τ的质量的测量越来越精细，结果却越来越证明θ和τ的质量是完全相同的。

这个难题引起了整个物理学界的探讨。1956年举行的第六届罗彻斯特会议是国际高能领域最重要的物理会议，大家的关注点依然是θ-τ之谜。有物理学家提出宇称可能不守恒的假设去解释上述问题，但他没有勇气提出来，只得委托另外一名物理学家费曼（Feynman）帮忙提出。杨振宁在发言后针对这一想法做了讨论，他的表达被记录在会议纪要中：只要我们对于θ-τ的简并还不太清楚，我们对于这个问题最好思想开放。沿着这开放的思路，费曼代波洛克（Block）提出了问题：是不是θ和τ是同一粒子的不同宇称态，这一粒子没有确定的宇称；也就是说，宇称是不守恒的？这就是说，自然界是不是有一种明确确定右手或左手宇称的途径？杨振宁说，他和李政道研究过这一问题，但未得到任何确定结论。……因此，或许存在一种粒子具有两种宇称……或许可以说宇称守恒……是可以被破坏的。可能弱相互作用都是来自这同一来源，即空间－时间对称的破坏。

在会议结束后，杨振宁和李政道开始了大量的计算。他们的目标很明确，即关于弱作用中宇称守恒，在没有实验支持的情况下，却一直为人们长期相信，我们怎么知道这一规律一定正确？他们接连三个星期进行了紧张的工作，最终写出了一篇名为《弱相互作用中的宇称守恒质疑》的论文。杨振宁曾描述过当时他们对这一问题的见解的感受：“事实上，这是令人吃惊的。但是更令人吃惊的是，物理学家所熟知的空间－时间对称定律很可能要被破坏掉。这一前景我们过去没有想过，而是在做各式各样的努力去解θ-τ之谜遭受失败之后强迫我们得到这一结论的。”

在论文的其余部分，他们给出了需要做的实验的详细介绍。杨振宁记得，1956年6月，他们把这些结果写成预印本，寄去《Physical Review》，也寄了很多份给同行们。很快就收到一致的回应：宇称绝对不会不守恒，杨、李所建议的实验都是浪费时间与资源。即使是一直在普林斯顿高等研究院的著名理论物理学家戴森，在看了两遍已经发表在《Physical Review》上面的论文后，也只是认为文章“很有意思”。20世纪最伟大的理论物理学家之一泡利，是首先提出中微子概念的人。在1957年1月17日给朋友的信中，泡利写道：“我不相信上帝是个轻度左撇子，我愿意拿一大笔钱来打赌。”

大部分实验物理学家对于杨振宁和李政道给出的实验内容是不看好的。他们认为验证的实验相当复杂，而且很有可能最后的结果还是证明宇称是守恒的。这时候，哥伦比亚大学副教授、华裔物理学家吴健雄决定由她所在的实验室来做这一实验。吴健雄44岁，1956年之前，已因在β衰变方面所作过的细致精密又多种多样的实验工作而为核物理学界所熟知。杨振宁曾回忆说，上世纪50年代，在吴健雄之外，他们也和其他科学家谈过有关实验验证宇称是否守恒的问题，但只有吴健雄看出其重要性，“在那个时候，我并没有押宝在宇称不守恒上，李政道也没有，我也不知道有任何人押宝在宇称不守恒之上。吴健雄的想法是，纵然结果宇称并不是不守恒的，这依然是一个好的实验，应该要做，原因是在过去，β衰变中从来没有任何关于左右对称的资料”。

吴健雄出生于江苏苏州，毕业于国立中央大学（今南京大学）物理系。她是上海人，讲英语有浓重的上海口音。吴健雄长得端庄秀丽，特别喜欢穿旗袍，这个习惯她保持了一生。1936年她从南京出发进入美国加州大学伯克利分校，老师是欧内斯特·劳伦斯、塞格瑞、奥本海默等物理学“巨头”。吴健雄比杨振宁早10年抵达美国，作为一个女性，她在学界的经历一直不算顺利。在伯克利大学的第二年，她成绩很好，想要申请奖学金，可那时的美国对中国学生很歧视，系主任因为担心董事会有意见，只给了她很少的助读金。

吴健雄1945年开始进入到β衰变领域，到50年代初期，未满40岁的吴健雄，已经在β衰变这个物理科学既重要又相当繁复困难的领域中，享有了最权威的地位。可她依然没有获得哥伦比亚大学物理系的教席，只有一个接近教席的研究员地位，有一些研究生跟随她做研究。在1951年以前，吴健雄在哥大物理系的同事也曾经在升等会议上提出，讨论是否应给予她教席的地位，但遭到了一手发展哥大物理系、在物理系中有一言九鼎地位的大科学家拉比的反对。他反对的主要理由，只因为吴健雄是一位女性。

这一系列的不愉快反而激发了吴健雄的个性和决心。她十分地努力，总在早上8点就到学校实验室，开始一天的研究和教学工作，一般午饭和晚饭都在街上小店或学校餐厅解决，许多时候她更是工作到半夜才回去。在她的信念里，任何工作都要全力以赴。她也这样要求学生，从早到晚，甚至周六周日也整天工作，对于不能达到她要求的学生，她会表达她的失望。许多与她相熟的科学家都认为她是一个竞争型的科学家——他们觉得这除了与学科竞争有关系，也与吴健雄一直处于一种较受压制的环境有关。为了让别人认识她的成就，她必须加倍地努力。

1956年，吴健雄开始做相关的实验。她为此特意取消了去东亚的学术会议，这原是她1936年离开中国以后，20年来头一次回到东亚去。这个实验面临着两个核子物理实验从未有过的挑战，一是要让探测β衰变的电子探测器在极低温的环境下还能保持功能正常，另外则是要使一个非常薄的β放射源，保持其原子核极化状态足够长的时间，以得到足够的统计数据。吴健雄并不太了解低温物理，为此她联系了华盛顿标准局，那里有一个以低温环境达成原子核极化的实验室，她说服了负责人安伯勒一起做实验。

实验进行得相当困难，他们不仅要找到最好的放射源，还要将放射源极化。实验从1956年6月一直做到第二年1月。在此期间，随着吴健雄实验的进展，物理学界已渐渐开始有更多人谈论这件事，形成一种极端热烈的气氛。1957年1月，他们的实验结果证明了杨振宁和李政道提出的宇称不守恒假设。吴健雄等人将实验报告论文寄到《物理评论》。1月15日这一天，哥伦比亚大学为这项新的发现举行了一次记者会，这是史无前例的。主持人是哥大物理系资望最高的教授伊西多·艾萨克·拉比，他当时正在休假，是从麻省理工学院赶回来的。和这个科学新发现有关的哥大科学家，包括吴健雄、李政道、李德曼、加文等人都出席了。哥伦比亚大学物理系教授拉比在会上说：“可以说一个完整的理论体系（宇称守恒）从基础上被打碎了，我们不知道如何把碎片重新拼起来。”

1957年12月，一场盛大的诺贝尔奖颁奖仪式在斯德哥尔摩音乐厅大礼堂举行。《斯德哥尔摩狂欢曲》的音乐在大厅里回荡，氛围是愉快、和谐和严肃的。大厅里有一两千人，包括瑞典皇室成员、内阁成员、各国大使以及瑞典中央银行的高级管理人士等。女士们穿着节日的盛装；所有的男士都按照要求统一穿着黑色的燕尾服，白色领结打在雪白的衬衫上。35岁的杨振宁和31岁的李政道成为典礼上最为闪耀的一对年轻人，按照学科的顺序，他们在出场时走在最前面。那时，人们还没有意识到，他们此后将难以在公开的场合看到两人如此地和谐——在争论究竟谁是宇称不守恒关键问题的提出者上面，两人难以达成一致，最终走向了分裂。

对于杨振宁和李政道的决裂，物理学界有着许多的看法和猜测。有人认为诺贝尔奖的盛名使得两人自我膨胀起来，慢慢造成彼此的伤害。他俩芝加哥大学的同学戈德伯格曾说，他不知道也不想知道杨振宁和李政道为什么吵架，但是对于两个人的决裂非常伤心，“（这是）他们两人巨大的损失，也是科学界的巨大损失”。另外一位物理学家佩斯则认为，李政道和杨振宁都很强，两个这么强的人有这么亲密的关系，决裂几乎是不可避免的。物理学家戴森，曾经和杨振宁在普林斯顿比邻而居，在接受传记《杨振宁传——规范与对称之美》的作者、台湾学者江才健的采访时，他提到有一天杨振宁的大儿子杨光诺来他们家参加儿子的生日会。当时，一位女士问起杨光诺长大要做什么事情，只有七八岁大的杨光诺回答说：“I want to get the Nobel prize alone.（我要独自拿到诺贝尔奖。）”江才健在书中写道，李政道也说过他希望一个人得奖的话。 物理学专业美国工作数学专业科学吴大猷杜致礼吴健雄实验物理物理学家爱因斯坦理论物理李政道杨振宁研究生普林斯顿大学芝加哥大学