杨立铭:原子核理论前沿领域的耕耘者

选择字号:   本文共阅读 19556 次 更新时间:2024-06-06 21:45

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蔡青竹  

 

杨立铭(1919.2.5—2003.1.12),江苏溧水人,著名物理学家,我国原子核理论研究的开拓者和奠基人之一。1942年毕业于重庆中央大学机械系,1946年进入英国爱丁堡大学,师从诺贝尔奖获得者玻恩教授。1948年取得理论物理博士学位并留校任研究助理。1951年回国,历任清华大学副教授,北京大学副教授、教授、博士生导师。1986—1991年任中国核物理学会理事长。1991年当选为中国科学院学部委员(院士)。

杨立铭是我国当代著名物理学家,为我国核物理学理论的形成与发展作出了重要贡献。在英国留学期间,曾在量子化规则、流体统计理论及原子核幻数的统计解释等方面成绩斐然。回国后集中研究原子核理论,在原子核理论前沿领域取得系列重要理论成果,受到国际同行的重视和赞赏。

立志向,科坛伉俪共筑梦

1991年11月,中国科学院增补210位院士。在新当选的院士中,有一对夫妻格外引人注目,他们就是北京大学物理系教授杨立铭和中国科学院计算技术研究所研究员夏培肃。

1919年2月5日,杨立铭出生于江苏省溧水县一个清贫的知识分子家庭。高中时期,他的家乡不幸被日本侵略者占领,家人不得不背井离乡,逃往大西南。在四川求学时,杨立铭所在的中学又遭日本飞机轰炸,老师不幸在爆炸中丧生。这段经历让杨立铭深感痛苦与震撼,他意识到日本之所以敢如此肆无忌惮地欺凌中国,是因为他们拥有强大的工业实力。面对国家的屈辱和民族的苦难,杨立铭在心中默默立下誓言,要学习工程,以工业来拯救国家。1938年,凭借优异的成绩,杨立铭获得了重庆中央大学的保送资格,他毫不犹豫地选择了机械系,踏上了工业救国的道路。

然而,杨立铭的爱好不是工程而是数理。进入大学后,他逐渐领悟到国家的强盛是多元人才共同努力的结果。年轻时,选择最能发挥自身优势的方向去奋斗至关重要。审视自身条件与兴趣,杨立铭发现物理学才是他真正的热爱与擅长所在。大学毕业后,在昆明中央机械厂工作的一年经历,让杨立铭更加明确改学数理的决心。他随后返回母校任机械系助教,同时旁听和自学数学和物理课程。在这个过程中,杨立铭结识了志同道合的夏培肃,两人均怀揣工业报国的梦想,相互激励、共同前行。

1944年,杨立铭通过了留学生考试,于1945年公派至英国学习。1947年,夏培肃也乘风破浪,来到了现代科学的发源地英国。同在爱丁堡大学求学和工作,杨立铭和夏培肃终于结束了牛郎织女的生活,于1950年结为伉俪。1951年冬,两人受中国近代力学奠基人和理论物理奠基人周培源邀请返回祖国,从此将毕生的热情和精力全部贡献给国家,并在40年后同时当选中国科学院院士,传为科坛佳话。

直到暮年,杨立铭夫妇仍为祖国事业殚精竭虑,以只争朝夕的精神在科学天地中不懈探索。20世纪90年代后期,为了帮助计算机科研人员破解量子计算机的谜团,接近耄耋之年的杨立铭花了近一年的时间指导夏培肃完成了一篇量子计算的综述文章,在国内计算机界被广泛引用,产生了很好的反响。

“一个最有天赋、最勤奋并认真尽责的人”

1945年,26岁的杨立铭以学习工程的名义考取了公费留英,只身前往英国曼彻斯特的一家大工厂实习。他运用自身扎实的知识积累,帮工厂解决了一个困扰多年的设计难题,获得了厂方的青睐。杨立铭不失时机地提出,他不要别的回报,只希望在英国攻读物理学博士学位。对于这个请求,厂方欣然应允。1946年,杨立铭见到了当代物理学巨匠、量子力学创始人之一——玻恩教授。杨立铭之子杨跃民曾在书信中回忆了杨立铭第一次面见玻恩教授的场景:“我父亲当年到英国留学,希望拜玻恩为师,当时玻恩给了我父亲一个问题,让他解决,我父亲很快就做出来了,玻恩觉得出乎意料便收他做了学生。”就这样,杨立铭凭借自己的决心和能力获得了玻恩的青睐,进入了全新的原子世界。

在爱丁堡大学,杨立铭以超人的毅力,在很短的时间内打下了全面、坚实的理论基础,于1948年底顺利获得了爱丁堡大学的理论物理博士学位,并继续留在玻恩身边担任研究助理。在此期间,杨立铭开始在国际理论物理学界崭露头角,许多研究成果得到了国际同行的认可。他从运动方程出发,首次导出动量在坐标表象中最普遍的表达式和量子条件,被多名外国科学家借鉴运用;他在量子场论研究中导出的狄拉克矩阵求迹的普遍公式,也被部分专著作为定理收录;他在玻恩教授的启发下,成功解释了当时刚发现的原子核中的幻数,引起国际学界重视;他把Born-Green液体理论推广到了混合液体,并在统计描述下对流体内单个分子进行追踪,导出了扩散系数。

玻恩高度评价了他的这位中国弟子。他在20世纪50年代初向包括玻尔、海森伯、费米、魏格纳、约当、菲尔特在内的几十位著名物理学家以及数家重要期刊推介杨立铭的研究成果。为了让杨立铭的成果得到应有的认可,玻恩花费大量精力与其他物理学家进行交流、辩论。玻恩对杨立铭学术成就的评价之高甚至超过他亲手指导出来的最得意的博士门生之一——戈佩特·迈耶。杨立铭攻读博士学位期间发表的重要文章,几乎都是在玻恩的帮助下完成的。玻恩为杨立铭据理申辩所付出的心血,不亚于他自己写几篇文章。当杨立铭决定回国后,玻恩同样表达了充分的理解和支持,并写信给他的中国大弟子彭桓武和周培源先生进行推荐。在给周培源的信中,玻恩将杨立铭描述为“一个最有天赋、最勤奋并认真尽责的人”。

玻恩教授的言传身教和大师风范让杨立铭深受感动。据杨跃民回忆,杨立铭与夏培肃在爱丁堡喜结连理时,玻恩曾送一块台布作为结婚礼物。杨立铭在世时一直珍藏着这份满载着回忆与怀念的礼物。

“从此开始了我们生命中新的一页”

1949年10月,新中国成立,身在异国他乡的杨立铭夫妇心情十分激动,彻夜难眠,归心似箭。1950年冬,周培源赴英访问,并到爱丁堡大学拜访了玻恩教授,向杨立铭、夏培肃夫妇发出了回国工作的盛情邀请。多年以后,杨立铭仍能清楚地记起当年的心情:“当时我们已有较好的工作待遇,但作为中国人,我们想一定要回祖国参加建设。何况当时解放不久,百废待兴,迫切需要专业人才。至于回国后的工作条件、生活条件我们没有特殊要求,只认为我们已具备了必要的专业基础和科研经验,可以在任何地方独立开展工作。现在正是我们报效祖国的时候。于是我们于1951年秋登上了回国的客轮,从此开始了我们生命中新的一页。”

回国后,杨立铭先到清华大学物理系工作,1952年院系调整后到北京大学物理系。用杨立铭自己的话说,他回国后的科研工作与之前有了很大的不同。如果把在英国时期的工作比作“游击战”,那么回国后的工作就是“攻坚战”。杨立铭专注于原子核理论方面,特别是核多体理论与核集体运动。并且他的工作都是与国际上核物理的新发展相呼应的。20世纪50年代末期,国际上出现了Brueckner理论,它是核多体理论的重要发展。杨立铭通过对核内多次散射的分析导出了这一理论。60年代,超导体的“对关联”理论在原子核中的应用促进了原子核理论的又一次重要发展。杨立铭在1964年提出了处理变形核中核子对相互作用的新方法。这个方法在有关计算中得到了大量的应用。从70年代起,杨立铭开展了原子核集体运动的微观研究。为了深化对原子核低激发区运动规律的认识,杨立铭提出了系统的IBM微观理论。后来,他又对该理论进行了扩展,成功地处理了满壳核附近原子核的闯入态。该理论于80年代发表后,受到国际同行的高度重视和赞赏。

由于杨立铭在原子核集体态研究方面的出色成绩,1982年,他应邀作为主讲人赴意大利讲授IBM微观理论;1983年,在国际同行的建议下在苏州主持了原子核集体态的国际会议;1985年,应邀赴耶鲁大学做访问学者;1986年,被聘为西德慕尼黑工业大学的客座教授;1987年,东京大学主动提出与北京大学的核理论研究组签订合作协定。杨立铭也因此项工作获得了1985年国家教委科技进步奖一等奖和1987年国家自然科学奖三等奖。

“回国前的愿望果真实现了”

回国后的前几年,为了满足国家原子能事业的需要,杨立铭把绝大部分时间都花在了培养青年教师和研究生上。他在教学工作中尽心尽力,先后讲授了原子物理学、量子力学、群论和原子核物理等课程。还在20世纪50年代末,和于敏院士合作举办全国范围的核物理讲习班。他们合著的《原子核理论讲义》是我国最早的原子核理论教科书,已成为一部经典教材。

杨立铭培养了大批理论物理和原子核理论的高水平人才,其中博士、硕士研究生30余名,分布在全国各地,成为各单位的业务骨干。杨立铭在带领年轻人开展研究工作时,总是充分发扬学术民主,以平等的身份开展学术讨论,鼓励年轻人虚心学习别人的长处,充分发挥自己的聪明才智。晚年的杨立铭曾感慨:“当我发现我国核物理界的很多骨干都是我的学生,这对我是莫大的安慰,回国前的愿望果真实现了。”

杨立铭在学术领域默默耕耘,为人谦虚、低调,他晋升教授和当选为院士的时间都相对较晚,然而,他深厚的学术造诣和卓越的研究成果在国际物理学界享有较高的声誉。据杨跃民回忆,杨立铭是亚太地区被授权有资格推荐诺贝尔物理奖候选人的学者之一,曾积极履行相关职责。杨立铭院士的一生,是对核物理研究不懈追求和无私奉献的缩影。在一次与学生的聚会中,他笑称自己仿佛是神话中受到天神惩罚的人,必须永不停歇地奔跑。这种坚韧不拔、永不停息的精神,正是他科研生涯的真实写照。然而,杨立铭院士的人生并非一帆风顺。由于一心扑在工作上,他和夫人年轻时因疏忽而痛失爱子,这成为他们心中永远的痛。但即便如此,他们依然坚守在科研岗位上,为人类的科学事业贡献力量。

2003年1月12日,杨立铭因病逝世,但他的崇高品质和敬业精神永远活在人们心中。他的故事将激励着后来的科研工作者,为人类的科学事业继续努力奋斗。

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