一
1956年,我从北京市第十三中学(原辅仁大学附属男中)高中毕业。因为国家提出了“向科学进军”的口号,物理学成了非常热门的专业,尤其是核物理,更是成为很多青年学生的学术追求。
当时,清华大学刚刚成立核物理专业,于是我就填报了清华的工程物理系。可是后来接到学校通知,北京市教育局要让一批学生去兰州,我就服从组织分配,报考了兰州大学。起初还为没能报考清华的核物理专业感到遗憾,到了兰州大学我才知道,原来兰州大学也是准备建立核物理专业的,我的专业志向在这里同样可以实现,心里也畅快了很多。
1957年,我在兰州大学有幸遇到了我的老师:从苏联学成归国的段一士先生。他主要的研究领域是基本粒子和广义相对论。我受到段先生的很多教导,包括听他讲授的“基本粒子”“量子理论”和“广义相对论”等课程。其中对我影响最大的,是他从苏联带回来的关于规范场的一些讨论材料。我从他身上学习到了怎么看物理,怎么做物理。
在兰州大学与段一士先生(左一)讨论规范场理论
1957年,杨振宁、李政道两位先生关于“宇称不守恒”的研究成果获得了诺贝尔物理学奖,这无疑为我们这些学习物理、研究物理的人注入了一针强心剂。中国的理论物理学界掀起了一股学习基本粒子理论的热潮,我也是学习者之一。
1961年本科毕业后,我做了段一士先生的研究生,他让我读的第一篇文献就是1954年杨振宁先生和米尔斯(R. L. Mills)在美国《物理评论》(Physical Review)上发表的关于杨−米尔斯(Yang-Mills)规范场理论的文章Conservation of Isotopic Spin and Isotopic Gauge Invariance。当时我一边学群论,一边学规范场理论,感觉很奇妙。到1965年研究生毕业,我已经掌握了物理学的很多基础理论,对杨−米尔斯规范场理论也有了一些了解。这样的学习背景,尤其是对规范场理论的了解,成为我日后能够结识杨先生的先决条件。
1966年,“文革”开始,几乎所有大学的教学、研究活动都陆续停止了。由于看不惯1927年入党的老共产党员、老校长江隆基被迫害,我在1969年被下放到天水参加劳动。非常幸运的是,我下放劳动还不到一年,在1969年底就接到通知被调回了兰州大学。能够调回兰州大学的原因,是我的导师段一士先生承担了改进火箭弹的技术革新工作,具体目标是改进40火箭弹效果,我被段先生通过兰州军区调入技术组,得以重返学校。从1970年起,我白天在技术组参加军工方面的研究,晚上有时间就读一些理论物理方面的文献。因为技术组要定期到北京汇报,我们就有了经常去北京出差的机会,这也为我结识杨先生提供了机缘。
1954年美国《物理评论》上发表的关于杨−米尔斯规范场理论的文章
1973年杨先生回国讲学,正巧我跟随段先生到北京汇报项目进展情况。我和段先生都不想错过现场聆听杨先生讲座的机会,但是讲座被安排在北京大学的礼堂,必须凭票才能入场。幸运的是,负责讲座收票工作的是北京大学的高崇寿老师,他与段先生认识,愿意为我们提供帮助。所以,讲座那天他收完票就故意拿出来两张放在裤兜里没有上交,然后送给了段先生和我,我们才有了坐在礼堂里听杨先生讲座的机会。高老师当时厚道的笑容至今仍感动着我。礼堂里坐得满满当当的,我记得那天杨先生讲的是关于自对偶杨−米尔斯规范场的求解问题。杨先生的报告很吸引人,尤其是其中涉及规范场的一些结构的问题,是我非常感兴趣的。
杨先生不仅回到国内做报告,还很关心国内的科学研究情况。1975年,在伦敦轻子光子会议上,特霍夫特(Gerardus’t Hooft)做了报告,杨先生就把这个报告的预印本寄给了后来在中科院高能物理研究所工作的冼鼎昌(我们都称呼他“沙丁”)。当时复印还不普及,会打字的人也是寥寥无几,幸好沙丁英文很好,他就用复写纸把杨先生寄来的材料抄写了四份,邮寄给国内从事相关研究的学者。因为沙丁在莫斯科大学留学期间认识了段先生,所以我和段先生也得到了一份报告。收到报告,我们真是如获至宝。当时白天又要做军工项目,又要参加劳动,非常疲惫,但无论白天多累,到了晚上我都会抽出时间研读这篇文章,每次研读心里都有说不出的愉悦。可以说,杨先生寄来的这篇文章很大程度上减轻了我那段时间身体的劳累和内心的迷茫。
那时,段先生也在细读这篇文章。我们还经常讨论。记得有一次在去北京的硬卧车厢里,段先生忽然说他悟出个道理来,我们就马上讨论,最后用活动标架的办法表示出磁单极——后来知道,这就是数学中的拓扑量。
白天跟随段先生研究军工,同时参加劳动,晚上钻研物理,这样的日子辛苦而充实。转眼两年过去了,中央做出重要指示,加强基础理论研究。这意味着在批修、批“基”的背景下中国的基础研究工作重新得到重视。这一推动者是周恩来总理,而周总理积极推动这件事与杨先生也有一定的关系。
杨先生1972年回国受到周恩来总理的接见。在与周总理的谈话中,杨先生充分强调了基础研究对国家发展的重要性,这引起了周总理对基础研究的重视。后来参加接见的周培源先生还根据周总理和杨先生的谈话内容撰写了《关于加强基础理论和科学研究的建议》。虽然后来政治氛围又有变化,但科学期刊、大学学报还是得到了一定的恢复。
1971年,周恩来总理接见杨振宁先生
随着科学期刊、大学学报的恢复,科研成果又有了发表和交流的途径。从1975年起,段先生开始整理几年来的研究和讨论成果,并写成文章投给《中国科学》。1977年投出的文章,经过一年多的审稿、审查,直到1979年终于得以正式发表。
科研论文的发表,意味着我们的研究逐步恢复,走上正轨。回顾这个过程,谷超豪先生也为我们提供了很多帮助。在技术组期间,我阅读了法国数学家嘉当(Élie Joseph Cartan)的《黎曼几何学——正交标价法》和谷超豪先生的《齐性空间微分几何学》,还结合我们当时的研究提出了一些问题。很巧的是,1975年段一士先生和我住在北京的民族饭店——当时住宾馆,外出要把房间钥匙放回接待柜台,回来入住时重新领取——有一次,我正在领取钥匙时,看到旁边一位正在办入住手续的人填写了姓名“谷超豪”。我很是兴奋,马上向谷先生自报家门。他也认识段先生。后来我去他房间看望,并请教了一些读《齐性空间微分几何学》时不懂的问题。谷先生很高兴。我们熟悉了以后,又谈了很多东西。
与段一士先生合作的论文发表于1979 年11月的《中国科学》
这次交流以后,我们把一些计算结果在还没有写成文章前就寄给谷先生征求意见,谷先生给了我们许多很好的建议。更难得的是,谷先生还对杨先生介绍了我们的研究,这一定程度上促成了后来杨先生顺访兰州大学,以及我与杨先生的第一次面对面交流。
与段一士先生(右一)合影
今天回想起来,这次与谷超豪先生的小概率相遇对我一生有比较大的影响。谷先生、胡和生先生一直对我非常关心,亲密的关系如同我是他们的真传弟子一般。尤其是在我处于低潮时,他们给了我坚定不移的关怀和支持。这些恩情我永志难忘。