美国留学

资料来源：[北京大学出版社]

几年前，美国布鲁克黑文国家实验室的塞巴斯蒂安·怀特（Sebastian White）计划撰写“美国的费米：回忆费米（Fermi），费米（Fermi）留在哥伦比亚（Columbia）和芝加哥大学（University of Chicago），担任老师。为此，他访问了费米教授的过去的学生和同事，包括李·荣- 陶，理查德·加温，弗里曼·戴森和威利斯·兰姆。

Lee Jung-dao于1947年成为费米的博士生。在采访中，他当年与费米（Fermi）提供了个人接触感。尽管这项采访草案已经很多年前，但李Zhengdao先生回忆起Fermi教育学生的教育方式仍然对我们如何经营一所优秀的大学以及我们如何教育学生具有重要意义。这是针对读者出版的。

采访者|塞巴斯蒂安·怀特（Sebastian White）

采访者| Lee Jung-dao

翻译| Wang Chuilin

1948年，费米（Fermi）和李Zhengdao（Lee Zhengdao）使用手动合作来制作特殊的计算标尺来计算主序列之星的内部温度分布。

怀特：您是1940年代费米的一名研究生。当您将费米（Fermi）作为老师时，您的感觉如何？

Lee Zhengdao：这是一次非常令人兴奋的经历。当然，在那个时代，芝加哥大学的教授和学生的整体水平非常了不起，再加上费米的加入。我于1946年秋天直接来自中国。这始于我的职业生涯。

怀特：您知道费米当时在那里，这就是您来芝加哥的原因之一吗？

Lee Zhengdao：是的，这是原因之一。另一个原因是我只有两年的大学学位，而芝加哥大学是唯一可以承认我直接进入研究生课程的学校。

怀特：您如何就博士学位论文的主题与费米（Fermi）达成共识？

Lee Zhengdao：实际上，那时我和费米有几个问题。第一个问题与费米几乎没有关系，当时的物理研究进展更加受到影响。

那是在1948年，杰克·斯坦伯格（Jack Steinberger）是我的同学。他对MUON（现称为Muon）的腐烂进行了一个实验，发现它具有连续的频谱。 Zhenning Yang，Marshall Rosenbluth和我分析了三个过程：Mu Meson Decay，Mu Meson捕获和衰变。我们很高兴发现他们的耦合常数大致相同。那时，我已经是费米的学生，一切都太快了。杰克·斯坦伯格（Jack Steinberg）已经得出了一个实验性的结论，即有一个连续的频谱，但他不知道如何计算这种频谱，这就是为什么我参与其中。他过来问我，我以三体衰变理论做到了这一点（自然，该计算也基于费米的弱行动理论）。

在此基础上，我与Yang Zhenning和Rosenbruce合作，我们一起计算了这三个过程。之后，我告诉费米有关这些计算，他非常感兴趣。他说：“你必须写出来。”我说，问题是为什么他们必须具有相同的耦合常数。我认为这一定会隐藏，例如一般相对论。当时，我非常有意识地应用了费米的-decay理论。我问他为什么他的原始-decay理论使用字母g代表-decay耦合常数，他告诉我，的确，他的思想包含了一般相对论的想法。

之后，几个月过去了，因为遇到了一些困难。例如，中间玻色子必须具有质量，但是如何发生这种质量？ 1948年圣诞节前后，费米打电话给我去他的办公室。他说，他刚刚收到了Tiomno和Wheeler的两篇文章。

他们还分析了这三个过程，发现它们具有相同的耦合常数。但是他们没有猜测中间玻色子。我曾经向费米（Fermi）提到，我正在考虑中间玻色子的可能性，但我无法应付不变的原则。那时，尚不知道可能存在统一的弱相互作用，因为只有费米的-季节理论。但是，一旦我们捕获了衰减的三个功能，木梅森腐烂和木膜捕获，我们将共同研究：这三个不同的过程使我们进一步思考。因此，我们推测必须有一个中间玻色子，它非常重，并且具有通用耦合常数。问题是如何将V和A的两个不同衰减与选择规则相结合，该规则与相同的中间玻色子相结合：因为在1948年，人们认识到必须保留奇偶校验。

我向Enrico Fermi提到了这个问题，他也有同样的感觉。这就是为什么我们没有立即将其写下来的原因。但是，在圣诞节惠勒的文章中，您必须立即将其写出。

同时，费米告诉我，他会写信给Huiqin和其他人，并告诉他们我们几个月前完成了这项工作。在圣诞节期间，杨Zhenning和Rosenbruce出去度假，所以我急忙写了一篇简短的文章，上面写着三个人的名字。那是我的第一篇文章。在《物理评论》杂志中，它仅占用一半。在文章中，有一段段落专门描述了中间玻色子，该玻色子是普遍耦合的，它非常沉重且寿命很短。多年后，杨Zhenning和我称其为“ W”，代表弱（虚弱）。

这是我第一次直接（一对一）与费米接触更长的时间。他很有耐心。在Tiomno和Wheeler的两篇文章中，校对后有注释。感谢费米（Fermi）指出，他的三个学生以前也独立有同样的想法。

我认为这不是一个合适的博士论文主题，因为我不知道这种普遍互动所基于的原则。因此，费米没有提出我的第一篇文章，他的角色就像一个好朋友，给了我支持和鼓励。

我的第二个主题与玛丽亚·梅耶（Maria Mayer）的外壳模型有关。这也发生在1948年。当时，Eugene Feenberg有一篇文章，该文章发现了可以应用于复杂原子核中核子的势能。它给出了这些能量水平。但是，这种势能存在一个问题，即它违反了热绝缘的原理。

玛丽亚（Maria）在一次学术演讲会议上讨论了她的文章，并提出了许多反对意见。费米问，在报告的结尾，为什么不考虑旋转轨道（L-S）耦合？

之后，我注意到下周举行了另一个学术演讲，但演讲者仍然是玛丽亚（Maria），报告标题是相同的。这次，我再次听了。玛丽亚的报告取得了长足的进步，她已经拥有了最终的壳牌模型，这是一个非常漂亮的模型。在玛丽亚（Maria）的文章中，她感谢费米（Fermi）对提出准确问题的贡献。在她的诺贝尔奖演讲中，她再次证实了费米（Fermi）对提出准确问题的极其重要的贡献。但是，在这种情况下，她说她已经考虑了旋转轨道（L-S）耦合，并碰巧在走廊上与费米会面，当时他们停下来讨论魔术数字问题。在这个版本中，费米问了旋转轨道（L-S）耦合的问题，当时她对问题有了答案，并立即回答了。显然，这是自此事件以来已经很长时间了，她可能有不同的回忆。

接下来，让我们谈谈我从费米（Fermi）那里得到的下一个问题。他正在考虑一个问题，因为在伦努克尔（Renucle）中核的平均自由路径仅大约是一个核半径或较短，而且很难理解如何保持轨道以使玛丽亚的分析有意义。

当时，费米有他的持续思想。在他的早期工作中，在氩原子或其他惰性气体中，他注意到一个电子轨道中可能还有许多其他电子。费米利用其有效的散射长度和三角洲功能模型，以便他可以在其他电子云提供的介质中获得轨道。这与实验非常匹配。因此，他正在考虑同样的想法是否可以解释玛丽亚·迈耶（Maria Meyer）的魔法数字。

我记得他当时说这确实是一个很好的论文话题。他向我解释。我考虑了大约一两个星期。之后，他问我是否清楚地考虑了这一点，我说还没有进展。根据费米所做的工作，我无法打开一条新的道路。后来，我意识到真正的困难来自这个问题的复杂性，它不像费米电子气体那样简单，而是与强耦合介质有关。

费米教授非常耐心，他说：“这有点棘手。让我们换个角色呢？”

他说，总是有一些身体上的问题使他感到困惑，他想寻求答案并了解更多。他建议我给他一个演讲。我说，我会尽力而为。

当时，费米主要进行了实验。当他接受我为他的学生时，我是他唯一的理论学生。当我第一次提出要求时，他说他不想带任何理论学生。因为他当时没有做任何理论工作，所以他正在建立一个粒子回旋子。他正在测量中子电子互动等。之后，他说，好的，他接受了我。但是看来学生有点挑剔。

他请我阅读文学并教他课程。因此，我们每周见面一次，一起度过一个下午。我去了他的实验室找到他，我们一起去了他的办公室。通常，我们将讨论他上周问的一个话题。当时，他对天体物理学感兴趣，例如质子和恒星之间的碰撞问题以及宇宙射线之间的关系。

起初，他问我太阳中心的温度是多少。我给了他一份报告：它说大约是一千万度。他问我是否自己计算了。我说，核心中对流引起的光强度和能量产生的两个相关方程式，因此非常复杂。那时，他再次问我，你怎么知道答案是正确的？我写了方程式，并向他证明了能量转换定律与温度3.5的力量成正比。能源生产与温度的力量成正比。费米说：您不能依靠别人的计算结果，必须自己批准它们，然后才能接受它们。

费米建议我们可能能够制定计算规则来检查它。他帮助我制作了一个6英尺长的统治者来解决这个问题。我还保存了与标尺一起拍摄的照片。他做了木匠的工作，我雕刻并拍摄了日志尺度的统治者。当我们做到这一点时，我们立即计算出来，可能需要一个小时。我描述这些阴谋的原因是表明他是一位出色的老师。当时（1948年），费米已经被公认为是物理大师，我只是一个年轻的学生，刚从中国来到美国。但是，老师费米（Fermi）没有时间和精力来指导和教育我。

现在让我们回到我的论文标题。我们开始研究白矮人和钱德拉斯卡尔的作品的话题。当时，Chandrasekha的极限不是现在被识别的1.4个太阳的质量，而是4次或更大的质量。当时，尚不清楚白矮人的内部组成是由氢，氦气还是其他较重的核子组成。这将改变电子和核子的比率。重力作用于细胞核，但抗崩溃的压力来自电子。因此，问题取决于电子数量和核子数量（实际上是比率的平方）。马沙克（Marshak）（与伯特（Bethe）一起工作）有一篇文章，其中最有可能的成分是氢。这个想法是这样，因为白矮人的密度非常高，并且从行星核心到表面的热流将非常快。如果白矮人的核心温度非常低，则将减慢燃料的燃烧。这也是Gamow的想法。他们声称白矮人是行星的诞生，白矮人可以完全由氢核物组成。

通过这种方式，Chandrasek限制是现在确认的限制数量的四倍。当我试图解释Marshak的和Marshak和BET的文章时，我意识到他们的思想可能会非常有问题，与此同时，其计算中使用的密集物质的不透明度也是错误的。

我向费米提到了这些观点，他建议我给他们写一封信。所以我写信给在怀俄明州度假的马沙克。答复很粗鲁。他说：“你是谁？”当时，Marshak正在与BET合作，并且在Meson理论方面做了很多工作，并在他的职业生涯中取得了成就。当然，从现在开始，我们成为了好朋友。无论如何，他说他会给我一个答复。在我的信中，我指出了我认为他的问题。他回信给我，说我是对的。同时，我将进一步考虑：白矮人氢还是氦的主要内部要素？如果您仔细考虑一下，我觉得这个白矮人应该全部由氦气而不是氢组成。能源产生是温度的陡峭功能，能量输出是温度的缓慢功能。

Marshak和BET找到了平衡点，但这实际上不是一个稳定的解决方案，因为如果您稍微升高温度，能量产生将迅速增加，并且整个过程将爆炸。因此，在Fermi的鼓励下，我写了一篇有关此主题的文章。该文章发表在《天体物理学》杂志上。本文加上不透明度的正确处理，成为了我的博士学位论文（后来我的论文是由对洛斯阿拉莫斯实验室中密集物质属性感兴趣的科学家应用的）。

费米是独一无二的。不仅在物理学中，他还取得了出色的成就，而且在他的日常互动中也非常友善。例如，他给了我一个问题，我回答说，我不想这样做，如果我通常遇到一位教授，他会说：“下地狱”。但是费米不是那样的，他会说：“好吧，然后教我。”这需要非常耐心和友善。我记得他当时很忙。他正在进行实验，建造芝加哥粒子回旋子等等。

怀特：加尔文谈论了费米的非凡领导魅力。他指导人们朝着工作的方向发展。您与费米的关系似乎有些不同。

Lee Zhengdao：是的，我可以举一些例子。在那段时间里，我每周遇到他一次。每个讨论都是一个整个下午，我们一起进行对话。我们花了很多时间在一起。我不知道是否还有其他老师会这样做。当然，我的意思是，这很特别，但是当时我还太年轻，不知道我有多幸运，或者我遇到的好老师有多特别。

我到达芝加哥后不久，费米举行了一个夜班，只邀请学生参加。幸运的是，我受到了邀请，这很特别。该课程发生在1948年至1949年的大约两年。他每周安排一些问题。当时，费米正在测量中子和电子之间的相互作用，他说，由于中子具有磁矩，您可以尝试使用量子电动力学来计算它。下周，我使用天生的近似来进行计算。在费米到达之前，我与另一个学生Mufo Goldberg进行了交谈，我们都得到了相同的答案。之后，费米来问我们结果。我们给了他我们的配方。 “你使用天生的近似吗？”我们回答：“当然，您还能使用什么？”他向我们解释说，如果您使用天生的近似值，当电子进入时，它将旋转等等。简而言之，我们讨论了通常认为是对半古典计算有效性的感知。

取而代之的是，他以另一种方式计算并获得了他的公式。结果是，当有效性范围正确时，我们的公式会退化为他的公式，但是，如果不是，只有他的公式对于真实的中子磁矩和电子才是正确的。当时，费米计算了这个问题，因为费米还进行了实验并测量了实验。他的测量已经完成。因此，他正在考虑新的相互作用（不仅仅是电磁学）。

通常，只要费米宣布他已经做到了，我将不再做这个问题，因为他已经导出了正确的答案。

1952年左右，我进入高级研究所后不久，穆福·戈德堡（Mufo Goldberg）在普林斯顿大学物理学系时打电话给我，问我是否可以一起吃午餐。他问我是否读过一篇《肮脏的杂物》文章。我说不。他说：“看看它，然后回来考虑电子和中子的问题。”我读了它，并且非常确定我们的公式在他们的文章中逐字出现，并且该公式完全符合费米的实验结果！我学到了教训。如果您获得了公式，并且认为您的公式是正确的，则应将数字替换为公式进行计算，但是Goldberg和我都不会这样做。

当费米说这是结果时，我们当中没有人对他是否正确有任何疑问，没有人必须将数字放入并与他的实验进行比较。

怀特：加文曾经在罗马时讲述了费米的故事。当时，费米（Fermi）在实验室长凳上工作，似乎本能是他用一块石蜡代替了一块铅，这导致了整个慢速中子研究工作。您能否讲这样的故事，并谈论“灵感”在理论工作中的作用，例如在费米的-赛理论中。

Lee Zhengdao：在谈论Fermi的-赛理论时，Fermi自己的陈述已在出版物中找到。当时，他正试图了解二次量化。他不太了解保利的工作，他也对衰变感兴趣。

如果与电子发射光子相比，我们必须认识到衰减的特殊性。电子发出光子。电子是进入（即电子）的粒子，并且出现两个颗粒（即电子和光子），而衰变的情况是一个进入（中子），而三个颗粒（质子，电子和中子）出现。这是非常非凡的。因此，费米（Fermi）意识到这必须使用狄拉克海（Dirac Sea）的概念，我认为他意识到二次量化是分析这种新现象的工具。

石蜡的故事可能是费米的典型特征。在这方面，必须有很多文章谈论这一点。毫无疑问，这是灵感，但是，像大多数灵感一样，这些灵感来自对物质起源原理的理解。找到这种起源就像从麻袋中挑选谷物。这就是天才的出现。但是您必须从麻袋开始。我认为石蜡事件可能是他间歇性地出现在费米（Fermi）的脑海中无数次的决定之后做出的决定。从局外人的角度来看，这太神奇了。这确实是神奇的，但这是人类的奇迹。

怀特：我们的对话主题涵盖了广泛的范围。在这里，我可以问一下您自己的情况吗？

Li Zhengdao：我认为每个人都会有自己的主要思维模式，因此我们需要专注于我们的思维关键点，并使用我们学到的技术来实现我们的目标。同时，您还将获得其他“副产品”。也许这些副产品不是合乎逻辑的，但它们可以自由关联。正是这些副产品突然出现在思维和灵感的主题中。为了掌握这些灵感，如果您是基于理论的，则需要具有分析技能。如果您是实验，则必须拥有所需的所有实验工具和技术。我认为这种经历对许多人来说都是常见的。说到费米，他很特别。他具有强大的理论分析能力来构成抽象事物，并且可以设计和执行极有效的实验证明。简而言之，他有一个非凡的天才，他可以将不同且极难理解的自然现象变成清晰度和清晰度。费米（Fermi）是一个非常出色的理论和实验物理巨头，他还是一位非常擅长教学和深入的超级老师。

本文由原始文本发表于《中国科学报》（2012-01-18 B4字符）。

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视图来源：《中国科学报》

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