前段时间有个新闻，李政道去世了。这位传奇的华人物理学家于8月4日离世,享年98岁。作为20世纪物理学最重要的发现之一——宇称不守恒的发现者,李政道的一生也堪称传奇。
李政道（Tsung-Dao Lee，1926年11月24日－2024年8月4日）是著名的美籍华裔物理学家，以其在宇称不守恒、李模型、相对论重离子物理等领域的成就而闻名。
什么是宇称不守恒呢想象一下,你有一个神奇的镜子。这个镜子不仅能照出你的样子,还能创造出一个镜子世界。在这个镜子世界里,一切都是左右相反的。
科学家们一直认为,如果你在真实世界做一件事,在镜子世界里也应该能做同样的事。比如,如果你在真实世界能用右手拍球,那在镜子世界里,你应该能用左手拍球。这就是他们所说的"宇称守恒"。
但是,李政道和杨振宁发现了一件很奇怪的事。他们发现在一些非常小的粒子的世界里,事情并不总是这样的。
他们设计了一个实验,就像是在玩一个游戏。在这个游戏里,有一种特殊的小球(其实是一种叫做"钴-60"的原子)。这个小球会发射出更小的球(电子)。
在真实世界里,这些小小的球总是喜欢往一个特定的方向飞。但是当科学家们在镜子世界里看这个游戏时,他们发现小小的球并没有往相反的方向飞,而是还是喜欢往同一个方向飞。
这就好像你在真实世界里总是能用右手投篮进球,但在镜子世界里,你用左手却总是投不进。这个发现让科学家们非常惊讶,因为它打破了他们一直以为正确的规则。
科学家们把这个现象叫做"宇称不守恒"。它告诉我们,在很小很小的世界里,事物并不总是像我们想象的那样完全对称。
这个发现非常重要,因为它帮助科学家们更好地理解了我们的宇宙是如何运作的。就像你发现了一个新的游戏规则,这个规则可以帮助你玩更多有趣的游戏一样。
李政道的童年与求学之路1926年11月24日,李政道出生于上海,祖籍苏州。他的家庭重视教育,从小就培养了他对知识的渴求。年仅16岁时,李政道凭借自学就考入了浙江大学物理系,展现出非凡的天赋。
当时正值抗日战争,浙江大学几经辗转,最后迁至贵州。战火纷飞中,李政道转入了西南联合大学物理系。在那里,他不仅结识了日后的合作伙伴杨振宁,还遇到了影响他一生的老师吴大猷。吴大猷评价李政道"非常聪明,而且学习欲望旺盛",经常向他索要大量书籍和论文阅读。
1946年,在吴大猷的推荐下,李政道获得了赴美深造的机会。他来到芝加哥大学,师从著名的粒子物理学家费米——就是那个发现费米子的费米。这段经历为李政道日后的科研奠定了坚实基础。
宇称不守恒的伟大发现1951年,李政道来到普林斯顿高等研究院工作,开始了与杨振宁的长期合作。当时,物理学界正被一个叫做"θ-τ之谜"的问题困扰。
这个谜题涉及到那个叫"宇称"的概念。简单来说,宇称就是物理过程在镜像世界中的对称性。比如,如果你在现实世界中能打进一个台球,那么在镜子里看到的镜像世界中,你也应该能打进这个球。这种对称性在物理学中被认为是基本的,就像能量守恒一样重要。
然而,θ粒子和τ粒子的存在挑战了这个观念。这两种粒子在质量、电荷、寿命等所有可测量的性质上都完全相同,唯独衰变产物不同。θ粒子衰变成两个π介子,而τ粒子衰变成三个π介子。按照宇称守恒的原则,它们应该是两种不同的粒子,但它们又实在太相似了,几乎可以确定是同一种粒子。
面对这个矛盾,大多数物理学家都在努力寻找各种解释,试图保住宇称守恒这个基本原则。但李政道和杨振宁却提出了一个大胆的猜想:会不会宇称根本就不守恒?
这个想法在当时的物理学界引起了巨大争议。著名物理学家泡利断言这是不可能的,甚至说"我不相信上帝是个左撇子"。费曼也表示愿意以1000比1的赔率打赌宇称一定守恒。
但李政道和杨振宁没有被这些权威吓倒。他们设计了一系列实验来验证自己的猜想。然而,由于实验条件极为苛刻,很少有人愿意尝试。最终,中国女物理学家吴健雄接受了挑战。
经过艰苦的努力,吴健雄终于在1957年1月9日凌晨观察到了惊人的结果:在钴-60的β衰变中,电子更倾向于向原子自旋的反方向发射。这意味着,在镜像世界中,物理过程并不完全对称——宇称确实不守恒!
这个发现震惊了整个物理学界,颠覆了人们对宇宙对称性的认知。李政道和杨振宁因此获得了1957年的诺贝尔物理学奖,创下了发现当年就获奖的纪录。李政道当时只有31岁,成为了最年轻的诺奖得主之一。
为中国科学发展做出的贡献获奖后,李政道并没有停止科研工作。他在量子场论、粒子物理等领域继续做出重要贡献。但更值得一提的是,他为中国的科学发展倾注了大量心血。
1972年中美关系解冻后,李政道第一时间回国访问,受到了周恩来总理和毛泽东主席的接见。他向领导人提出了像培养体育人才那样及早培养基础科学人才的建议,这一提议最终促成了中国科技大学少年班的成立。
此外,李政道还推动建立了中国的博士后制度和国家自然科学基金制度,为中国的科研体系建设做出了重大贡献。在他的努力下,中国高能物理研究也有了重大突破,建成了第一台对撞机——北京正负电子对撞机。
李政道还积极帮助中国学生赴美深造。1979年,他发起了中美联合招考物理研究生项目(CUSPEA)。在项目进行的十年间,共有915名中国学生获得赴美深造的机会,他们后来成为了中国物理学界的中坚力量,大大缩小了中国与国际物理学研究水平的差距。
晚年的李政道仍然心系祖国的科学发展。1997年,他用个人积蓄设立了进修基金,资助中国优秀本科生参与科学研究。20年来,这个项目培养了3800多名学者。
李政道曾说,帮助中国培养人才比发现宇称不守恒更有意义。这份对科学和祖国的赤诚之心,让人敬佩不已。
如今,这位物理学巨擘离我们而去,但他的精神和贡献将永远铭刻在物理学的历史上。他不畏权威、勇于创新的科学精神,以及为祖国科学发展无私奉献的爱国情怀,都值得我们永远铭记和学习。李政道的一生,不仅是一部璀璨的个人传奇,更是中国现代科学发展的缩影。他的离去,标志着一个时代的结束,但他播下的科学种子,必将在中国大地上结出丰硕的果实。
