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楊立銘:原子核理論前沿領域的耕耘者

作者:學習時報

楊立銘(1919.2.5—2003.1.12),江蘇溧水人,著名實體學家,大陸原子核理論研究的開拓者和創始者之一。1942年畢業于重慶中央大學機械系,1946年進入英國愛丁堡大學,師從諾貝爾獎獲得者玻恩教授。1948年取得理論實體博士學位并留校任研究助理。1951年回國,曆任清華大學副教授,北京大學副教授、教授、博士生導師。1986—1991年任中國核實體學會理事長。1991年當選為中國科學院學部委員(院士)。

楊立銘是大陸當代著名實體學家,為大陸核實體學理論的形成與發展作出了重要貢獻。在英國留學期間,曾在量子化規則、流體統計理論及原子核幻數的統計解釋等方面成績斐然。回國後集中研究原子核理論,在原子核理論前沿領域取得系列重要理論成果,受到國際同行的重視和贊賞。

立志向,科壇伉俪共築夢

1991年11月,中國科學院增補210位院士。在新當選的院士中,有一對夫妻格外引人注目,他們就是北京大學實體系教授楊立銘和中國科學院計算技術研究所研究員夏培肅。

1919年2月5日,楊立銘出生于江蘇省溧水縣一個清貧的知識分子家庭。高中時期,他的家鄉不幸被日本侵略者占領,家人不得不背井離鄉,逃往大西南。在四川求學時,楊立銘所在的中學又遭日本飛機轟炸,老師不幸在爆炸中喪生。這段經曆讓楊立銘深感痛苦與震撼,他意識到日本之是以敢如此肆無忌憚地欺淩中國,是因為他們擁有強大的工業實力。面對國家的屈辱和民族的苦難,楊立銘在心中默默立下誓言,要學習工程,以工業來拯救國家。1938年,憑借優異的成績,楊立銘獲得了重慶中央大學的保送資格,他毫不猶豫地選擇了機械系,踏上了工業救國的道路。

然而,楊立銘的愛好不是工程而是數理。進入大學後,他逐漸領悟到國家的強盛是多元人才共同努力的結果。年輕時,選擇最能發揮自身優勢的方向去奮鬥至關重要。審視自身條件與興趣,楊立銘發現實體學才是他真正的熱愛與擅長所在。大學畢業後,在昆明中央機械廠工作的一年經曆,讓楊立銘更加明确改學數理的決心。他随後傳回母校任機械系助教,同時旁聽和自學數學和實體課程。在這個過程中,楊立銘結識了志同道合的夏培肅,兩人均懷揣工業報國的夢想,互相激勵、共同前行。

1944年,楊立銘通過了留學生考試,于1945年公派至英國學習。1947年,夏培肅也乘風破浪,來到了現代科學的發源地英國。同在愛丁堡大學求學和工作,楊立銘和夏培肅終于結束了牛郎織女的生活,于1950年結為伉俪。1951年冬,兩人受中國近代力學創始者和理論實體創始者周培源邀請傳回祖國,從此将畢生的熱情和精力全部貢獻給國家,并在40年後同時當選中國科學院院士,傳為科壇佳話。

直到暮年,楊立銘夫婦仍為祖國事業殚精竭慮,以隻争朝夕的精神在科學天地中不懈探索。20世紀90年代後期,為了幫助計算機科研人員破解量子計算機的謎團,接近耄耋之年的楊立銘花了近一年的時間指導夏培肅完成了一篇量子計算的綜述文章,在國内計算機界被廣泛引用,産生了很好的反響。

“一個最有天賦、最勤奮并認真盡責的人”

1945年,26歲的楊立銘以學習工程的名義考取了公費留英,隻身前往英國曼徹斯特的一家大工廠實習。他運用自身紮實的知識積累,幫工廠解決了一個困擾多年的設計難題,獲得了廠方的青睐。楊立銘不失時機地提出,他不要别的回報,隻希望在英國攻讀實體學博士學位。對于這個請求,廠方欣然應允。1946年,楊立銘見到了當代實體學巨匠、量子力學創始人之一——玻恩教授。楊立銘之子楊躍民曾在書信中回憶了楊立銘第一次面見玻恩教授的場景:“我父親當年到英國留學,希望拜玻恩為師,當時玻恩給了我父親一個問題,讓他解決,我父親很快就做出來了,玻恩覺得出乎意料便收他做了學生。”就這樣,楊立銘憑借自己的決心和能力獲得了玻恩的青睐,進入了全新的原子世界。

在愛丁堡大學,楊立銘以超人的毅力,在很短的時間内打下了全面、堅實的理論基礎,于1948年底順利獲得了愛丁堡大學的理論實體博士學位,并繼續留在玻恩身邊擔任研究助理。在此期間,楊立銘開始在國際理論實體學界嶄露頭角,許多研究成果得到了國際同行的認可。他從運動方程出發,首次導出動量在坐标表象中最普遍的表達式和量子條件,被多名外國科學家借鑒運用;他在量子場論研究中導出的狄拉克矩陣求迹的普遍公式,也被部分專著作為定理收錄;他在玻恩教授的啟發下,成功解釋了當時剛發現的原子核中的幻數,引起國際學界重視;他把Born-Green液體理論推廣到了混合液體,并在統計描述下對流體内單個分子進行追蹤,導出了擴散系數。

玻恩高度評價了他的這位中國弟子。他在20世紀50年代初向包括玻爾、海森伯、費米、魏格納、約當、菲爾特在内的幾十位著名實體學家以及數家重要期刊推介楊立銘的研究成果。為了讓楊立銘的成果得到應有的認可,玻恩花費大量精力與其他實體學家進行交流、辯論。玻恩對楊立銘學術成就的評價之高甚至超過他親手指導出來的最得意的博士門生之一——戈佩特·邁耶。楊立銘攻讀博士學位期間發表的重要文章,幾乎都是在玻恩的幫助下完成的。玻恩為楊立銘據理申辯所付出的心血,不亞于他自己寫幾篇文章。當楊立銘決定回國後,玻恩同樣表達了充分的了解和支援,并寫信給他的中國大弟子彭桓武和周培源先生進行推薦。在給周培源的信中,玻恩将楊立銘描述為“一個最有天賦、最勤奮并認真盡責的人”。

玻恩教授的言傳身教和大師風範讓楊立銘深受感動。據楊躍民回憶,楊立銘與夏培肅在愛丁堡喜結連理時,玻恩曾送一塊台布作為結婚禮物。楊立銘在世時一直珍藏着這份滿載着回憶與懷念的禮物。

“從此開始了我們生命中新的一頁”

1949年10月,新中國成立,身在異國他鄉的楊立銘夫婦心情十分激動,徹夜難眠,歸心似箭。1950年冬,周培源赴英通路,并到愛丁堡大學拜訪了玻恩教授,向楊立銘、夏培肅夫婦發出了回國工作的盛情邀請。多年以後,楊立銘仍能清楚地記起當年的心情:“當時我們已有較好的工作待遇,但作為中國人,我們想一定要回祖國參加建設。何況當時解放不久,百廢待興,迫切需要專業人才。至于回國後的工作條件、生活條件我們沒有特殊要求,隻認為我們已具備了必要的專業基礎和科研經驗,可以在任何地方獨立開展工作。現在正是我們報效祖國的時候。于是我們于1951年秋登上了回國的客輪,從此開始了我們生命中新的一頁。”

回國後,楊立銘先到清華大學實體系工作,1952年院系調整後到北京大學實體系。用楊立銘自己的話說,他回國後的科研工作與之前有了很大的不同。如果把在英國時期的工作比作“遊擊戰”,那麼回國後的工作就是“攻堅戰”。楊立銘專注于原子核理論方面,特别是核多體理論與核集體運動。并且他的工作都是與國際上核實體的新發展相呼應的。20世紀50年代末期,國際上出現了Brueckner理論,它是核多體理論的重要發展。楊立銘通過對核内多次散射的分析導出了這一理論。60年代,超導體的“對關聯”理論在原子核中的應用促進了原子核理論的又一次重要發展。楊立銘在1964年提出了處理變形核中核子對互相作用的新方法。這個方法在有關計算中得到了大量的應用。從70年代起,楊立銘開展了原子核集體運動的微觀研究。為了深化對原子核低激發區運動規律的認識,楊立銘提出了系統的IBM微觀理論。後來,他又對該理論進行了擴充,成功地處理了滿殼核附近原子核的闖入态。該理論于80年代發表後,受到國際同行的高度重視和贊賞。

由于楊立銘在原子核集體态研究方面的出色成績,1982年,他應邀作為主講人赴意大利講授IBM微觀理論;1983年,在國際同行的建議下在蘇州主持了原子核集體态的國際會議;1985年,應邀赴耶魯大學做通路學者;1986年,被聘為西德慕尼黑工業大學的客座教授;1987年,東京大學主動提出與北京大學的核理論研究組簽訂合作協定。楊立銘也是以項工作獲得了1985年國家教委科技進步獎一等獎和1987年國家自然科學獎三等獎。

“回國前的願望果真實作了”

回國後的前幾年,為了滿足國家原子能事業的需要,楊立銘把絕大部分時間都花在了培養青年教師和研究所學生上。他在教學工作中盡心盡力,先後講授了原子實體學、量子力學、群論和原子核實體等課程。還在20世紀50年代末,和于敏院士合作舉辦全國範圍的核實體講習班。他們合著的《原子核理論講義》是大陸最早的原子核理論教科書,已成為一部經典教材。

楊立銘培養了大批理論實體和原子核理論的高水準人才,其中博士、碩士研究所學生30餘名,分布在全國各地,成為各機關的業務骨幹。楊立銘在帶領年輕人開展研究工作時,總是充分發揚學術民主,以平等的身份開展學術讨論,鼓勵年輕人虛心學習别人的長處,充分發揮自己的聰明才智。晚年的楊立銘曾感慨:“當我發現大陸核實體界的很多骨幹都是我的學生,這對我是莫大的安慰,回國前的願望果真實作了。”

楊立銘在學術領域默默耕耘,為人謙虛、低調,他晉升教授和當選為院士的時間都相對較晚,然而,他深厚的學術造詣和卓越的研究成果在國際實體學界享有較高的聲譽。據楊躍民回憶,楊立銘是亞太地區被授權有資格推薦諾貝爾實體獎候選人的學者之一,曾積極履行相關職責。楊立銘院士的一生,是對核實體研究不懈追求和無私奉獻的縮影。在一次與學生的聚會中,他笑稱自己仿佛是神話中受到天神懲罰的人,必須永不停歇地奔跑。這種堅韌不拔、永不停息的精神,正是他科研生涯的真實寫照。然而,楊立銘院士的人生并非一帆風順。由于一心撲在工作上,他和夫人年輕時因疏忽而痛失愛子,這成為他們心中永遠的痛。但即便如此,他們依然堅守在科研崗位上,為人類的科學事業貢獻力量。

2003年1月12日,楊立銘因病逝世,但他的崇高品質和敬業精神永遠活在人們心中。他的故事将激勵着後來的科研工作者,為人類的科學事業繼續努力奮鬥。