彭桓武:中国理论物理的开拓者作者:王光荣 齐芳   来源:转载《光明日报》 发布时间:2015-09-30     访问量:

踏足理论物理,辗转求学磨砺智慧

“世乱驱人全气节,天殷嘱我重斯文。”

  彭桓武初到爱丁堡时直抒胸臆、写下上述诗句,源自对颠沛流离求学和留学生涯的万千感慨。1931年,彭桓武考取清华大学,1935年考入清华大学研究生院,但七七事变让他辗转来到昆明云南大学,并在此考取留英庚款留学生。当时,周培源先生指导他去爱丁堡玻恩教授处。周培源如此建议,就是十分看好彭桓武在理论物理上的禀赋。

  虽远离东方的战乱,但英伦和欧洲亦是战争乌云密布。1938~1941年和1943~1945年在爱丁堡玻恩教授处,1941~1943和1945~1947在都柏林高等研究员处,彭桓武从明师学习和从事理论物理研究。此时,玻恩、薛定谔等也备受纳粹德国迫害而来到英伦。乱世时节,东西方的知识分子相濡以沫,共同探索着原子世界的奥秘。

  身在英伦,世界虽受二战荼毒,但彭桓武多年养成的爱刨根问底、请教老师的天性反倒更好地展现出来。《薛定谔传》记载,薛定谔在给爱因斯坦的一封信中这样描述彭桓武:“简直不敢相信,这个年轻人学了那么多,知道那么多,理解得那么快。”师从玻恩时,彭桓武在阅读一本专著时碰到一个散射公式,是用波动力学求解的。波函数写成入射波与散射波的和,而散射的强度需用波函数的二次式计算,但其中交叉项则被略去,然(而)这些被略去的项在数量级上同保留下来的项不相上下,似乎照理是不该略去的。当时彭桓武去请教玻恩,玻恩给出了精彩的回答后,彭桓武恍然大悟——略去交叉项恰恰是反映了物理的实在。玻恩的让彭桓武明确了做理论研究一定要使理论能正确地描写实际情形,即要妥善处理理论和实验的关系,这是做学问的一大关键所在。

  1940年,彭桓武师从玻恩获哲学博士学位。1941年至1943年,他继续在爱尔兰的都柏林高等研究院做博士后,和海特勒(W.Heitler)合作进行介子理论方面的研究,发展了量子跃迁理论,用以处理核碰撞中产生介子的过程,得出了能谱强度;并根据它首次解释了宇宙线的能量分布和空间分布,这就是当时名扬国际物理学界的,以作者哈密顿、海特勒、彭(Hamilton,Heitler,Peng)三人姓氏缩写为代号的关于介子的HHP理论。1943年7月,他在英国爱丁堡大学做博士后的卡内基研究员,和玻恩等合作进行场论方面的研究。1945年,他获得爱丁堡大学科学博士学位后,又来到都柏林高等研究院任助理教授两年,继续做场论中用生成函数方法表示波函数的研究工作。

  从清华时期到英伦学习的9年间,彭桓武与名师周培源、玻恩、薛定谔及海特勒等人共同研究。通过自己的努力和导师、同事间的相互启发,他的理论修养、工作能力和对学术问题的见识与判断能力都得到了很大的提高,并且以自己的创造性劳动对共同的工作做出了重要贡献。彭桓武总结到:“在战争年代中,有幸从学习物理开始,受名师教导和鼓励,去国外到享誉世界的大师们身边观摩,并实践作理论物理研究。体会到其核心在于用定量的数学语言对主要的对象过程进行够好的近似描述。”

  

关注交叉学科,融会贯通创新突破

“智爱神俯覆,强翅今我庇。”  

——《五古:译哈密顿1831年11月23日十四行诗》

  1978年,彭桓武调入新成立的中国科学院理论物理所,有关人士建议他注意交叉学科。多年的学习与研究,多领域的探索与感悟,彭桓武对理论物理的眼光可谓入木三分,而“理论”的学习也让他深刻认识矛盾的普遍性与特殊性的关系。在他看来,理论是有普遍意义的,反映矛盾的普遍性;而实际问题有都是具体的,表现矛盾的特殊性。在研究问题的时候注意用普遍性的理论来指导。这种治学之道让他对交叉学科的研究有了优势。

  彭桓武提出中国科学院理论物理研究所不仅要做理论物理,还要开展理论生物和理论化学研究.他亲自推动全国的统计物理和凝聚态理论研究,促成了每两年一次的全国统计物理和凝聚态理论的系列会议。20世纪90年代,他又大力倡导生物物理的发展,同时,他还提倡理论化学物理的研究。目前,他仍在探索物理学中最基本的问题:引力理论和统一理论,提倡对爱因斯坦广义相对论的发展。此外,他还在思考多体问题的并行计算。

  不过,他说:“惜年龄只允许我稍作提倡,也提倡基础研究与应用研究是同根生,应有部分人员互相流动。除给研究生院开过理论物理和在北大讲过分子反应动力学课外,个人探索性研究只是考验个人的学术思想发展,成果微不足计。”