李政道的科学艺术人生

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李杨定理：宇称不守恒定律

大家都知道，杨振宁和李政道靠着“宇称不守恒”定理获得了诺贝尔物理学奖，这个定理也被称之为李杨定理。

这个宇称不守恒定律有多厉害呢？它被称之为20世纪科学领域最牛的发现，让物理学的研究发生了天翻地覆的改变。

而杨振宁和李政道获得的这一届诺贝尔物理学奖，也被称之为最没有悬念的一届物理学奖，因为两人实至名归。

当然，后世关于杨振宁先生的介绍很多，而对于李政道先生，却介绍得不多。今天，我们就和大家一起走近李政道。

今日人物
李政道
（1926年11月25日----）

李政道出生于上海，祖籍江苏苏州，哥伦比亚大学全校级教授，物理学家。因在宇称不守恒、李模型、相对论性重离子碰撞（RHIC）物理、和非拓扑孤立子场论等领域的贡献而闻名。

1957年与杨振宁一起，因发现弱作用中宇称不守恒而获得诺贝尔物理学奖。

1985年，他又倡导成立了中国博士后流动站和中国博士后科学基金会，并担任全国博士后管理委员会顾问和中国博士后科学基金会名誉理事长。

1986年，他争取到意大利的经费，在中国科学院的支持下，创立了中国高等科学技术中心（CCAST）并担任主任。其后，成立了在浙江大学的浙江近代物理中心和在复旦大学的李政道实验物理中心。

1994年当选为中国科学院外籍院士，2004年任RIKEN-BNL研究中心名誉主任，2006年至今任北京大学高能物理研究中心主任。

2016年获得“2015中华文化人物”荣誉。
2018年4月7日，担任上海交通大学李政道研究所名誉所长。

李政道主要对量子场论、基本粒子理论、核物理、统计力学、流体力学、天体物理进行研究。

今日故事
一位“艺味十足”的科学巨人

李政道的科学影响力

宇称不守恒定律是指：在弱相互作用中，互为镜像的物质的运动不对称。科学界在1956年前一直认为宇称守恒，也就是说一个粒子的镜像与其本身性质完全相同。

1956年，李政道和杨振宁在深入细致地研究了各种因素之后，大胆地断言：τ和θ是完全相同的同一种粒子(后来被称为K介子)，但在弱相互作用的环境中，它们的运动规律却不一定完全相同，通俗地说，这两个相同的粒子如果互相照镜子的话，它们的衰变方式在镜子里和镜子外居然不一样！用科学语言来说，“θ-τ”粒子在弱相互作用下是宇称不守恒的。在最初，“θ-τ”粒子只是被作为一个特殊例外，人们还是不愿意放弃整体微观粒子世界的宇称守恒。此后不久，同为华裔的实验物理学家吴健雄用一个巧妙的实验验证了“宇称不守恒”，从此，“宇称不守恒”才真正被承认为一条具有普遍意义的基础科学原理。1957年，李政道和杨振宁也由此获得诺贝尔物理学奖。

（1957年诺贝尔颁奖典礼）

“宇称不守恒定律”的影响是深远的。许多人说：“很难想象，假若没有杨振宁和李政道等的工作，今天的理论物理会是什么样子？！”从宇称守恒定律被李政道和杨振宁打破后，科学家很快又发现，粒子和反粒子的行为并不是完全一样的！一些科学家进而提出，可能正是由于物理定律存在轻微的不对称，使粒子的电荷(C)不对称，导致宇宙大爆炸之初生成的物质比反物质略多了一点点，大部分物质与反物质湮灭了，剩余的物质才形成了我们今天所认识的世界。如果物理定律严格对称，宇宙连同我们自身就都不会存在了——宇宙大爆炸之后应当诞生了数量相同的物质和反物质，但正反物质相遇后就会立即湮灭，那么，星系、地球乃至人类就都没有机会形成了。

接下来，科学家发现连时间本身也不再具有对称性了！

可能大多数人原本就认为时光是不可倒流的。日常生活中，时间之箭永远只有一个朝向，“逝者如斯”，老人不能变年轻，打碎的花瓶无法复原，过去与未来的界限泾渭分明。不过，在物理学家眼中，时间却一直被视为是可逆转的。比如说一对光子碰撞产生一个负电子和一个正电子，而正负电子相遇则同样产生一对光子，这两个过程都符合基本物理学定律，在时间上是对称的。如果用摄像机拍下其中一个过程然后播放，观看者将不能判断录像带是在正向还是逆向播放——从这个意义上说，时间没有了方向。

然而，1998年年末，物理学家们却首次在微观世界中发现了违背时间对称性的事件。欧洲原子能研究中心的科研人员发现，正负K介子在转换过程中存在时间上的不对称性：反K介子转换为K介子的速率要比其逆转过程——即K介子转变为反K介子来得要快。

至此，粒子世界的物理规律的对称性全部破碎了，世界从本质上被证明了是不完美的、有缺陷的。然而粒子的本质是电磁相互作用。粒子与粒子或粒子与物质间同样存在相互作用，在正物质宇宙环境下也许正是这种粒子的相互作用影响差异使得粒子能量运动状态发生改变而导致宇称不守恒。

（杨振宁和李政道全家合影）

李政道的艺术人生

“物理”决不是李政道生活方式的全部。艺术与祖国的历史文化强烈地熏陶、感染、吸引着他，使他“在哲学与人文艺术领域，也有独到的见解”，在科学与艺术的融合上造诣极深。

他在文中写道：艺术，例如诗歌、绘画、雕塑、音乐等，用创新的手法去唤起每个人的意识或潜意识中深藏着的已经存在的情感。情感越珍贵、唤起越强烈、反映越普遍，艺术就越优秀。科学，例如天文学、物理学、化学、生物学等，对自然界的现象进行新的准确的抽象。科学家抽象的阐述越简单、应用越广泛，科学的创造就越深刻。尽管自然现象本身并不依赖于科学家而存在，但对自然现象的抽象和总结乃属人类智慧的结晶，这和艺术家的创造是一样的。

科学家追求的普遍性是一类特定的抽象和总结，适用于所有的自然现象，它的真理性植根于科学家以外的外部世界。艺术家追求的普遍真理性也是外在的，它植根于整个人类，没有时间和空间的界限。除真空以外，什么都是由物质构成的。物理的、天文的、生物的、化学的物质体系，都是由同样的有限种类的粒子、原子、分子构成的。科学的目的就是研究一切物质的基本原理，即“物理”。中文名词“物理”，乃物之理也，最初包罗所有的科学，不限于西方名词“ physics”所指的范围。“物理”一词，可从杜甫的诗句中找到。杜甫是自古以来最伟大的诗人之一，他于唐肃宗乾元元年所做的《曲江二首》中有如下诗句:细推物理须行乐，何用浮名绊此身。这一非凡的诗句，道出了一个科学家工作的真正精神。不可能找出比“细”和“推”更恰当的字眼，来刻画对物理的探索。由此可见，在辉煌的中国文明历史中，艺术和科学一直是不可分割地联系在一起的。

李政道不但对科学和艺术结合有独到的见解，还身体力行参加实践，不但以自己高水平的科学智慧去探求自然界的普遍规律，还经常赋诗作画在艺术领域里耕耘，颇有成就。他身在人间却心通天宇，凭着他的天才和勤奋，在科学和艺术这两个天堂里以苦为乐，孜孜以求，不达目标，誓不罢休。