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理论物理学家戴元本院士:润物细无声

科普小知识2021-11-13 11:06:41
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理论物理学家戴元本院士:润物细无声

戴元本(1928.7.31—)

戴元本是理论物理学家,中国科学院院士。1928年7月出生于江苏省南京市,1947年毕业于*大学物理专业,1952年毕业。1952年8月至1958年4月,他在南京理工大学担任助教和讲师。1958年考入中国科学院数学研究所,师从张宗遂先生。他于1961年毕业,成为中国科学院数学研究所的助理研究员。从1965年到1966年,他参加了“层子模型”的研究,并获得1982年国家自然科学奖二等奖。1980年当选为中国科学院院士,1988年至2003年当选为第七届、第八届和第九届中国人民政治协商会议全国委员会委员。长期从事粒子物理理论和量子场论的研究,在国内外主要期刊上发表论文120多篇,包括《相互作用规范理论》一书。

学习上虚弱、生病、沮丧

戴在常德的家以前住在常德的湖畔,东临洞庭湖,西临雾灵山。它有美丽的风景和巨大的蓝色波浪。戴自明代以来就是一个官宦世家,数百年来一直是该地区的名门望族。戴元本的祖父戴德成参加了湖南维新运动,管理南方社,并撰写《湖南新闻》。我的叔侄戴占城是晚清进士。他参加了“公交车信”,并在日本学习。他后来担任湖南省师范学校(现湖南第一师范学院)的督学。我的父亲戴秀军在法国学习,在法国巴黎大学学习经济、政治和法律,并获得博士学位。他曾阻止北洋*在巴黎和会期间签字。回国后,他是国立*大学法学院院长,也是国家*的第一位立法者。

戴元本1928年7月出生于江苏南京。他是五个兄弟中的第二个。戴元本的童年总是充满战争和硝烟,所以他和家人一起搬家,从一个地方逃到另一个地方。直到抗日战争结束后的第二年,这家人才回到南京。在此期间,除了在昆明生活一段时间外,他们都住在小城镇,甚至是重灾区的农村。由于逃避战争,他不能继续在学校学习。此外,他从小就身体虚弱,多次生病。因此,他在小学和中学的学习是分散和分散的。上大学之前,戴元本辍学四年,跳级三级,所以上大学仍然比正常年龄晚一年,但在当时的社会背景下,这确实很有价值。

戴元本从小就喜欢阅读,兴趣广泛,尤其是诗歌和历史。虽然他从童年时代就被取代了,但他总是带着书。1938年,他在贵阳的时候,经常去酒店旁边的图书馆看书,比如《三国演义》、《封神榜》、《西游记》。1939年,当他在路南县(现在的昆明市石林县)的时候,他基本上没有去上学。然而,他开始有点理解地读《论语》,从头到尾都非常仔细地看了一遍。“我会拯救自己三天”和“不要做你不想对别人做的事。”"老师的方式只是忠诚和宽恕."这样的句子永远铭记在心。1942年,他一到重庆就因病辍学。后来,他在青木关“战区学生重庆培训班”学习了一个学期,又辍学了。伴随他的是他父亲借的书。当时,抗日战争时期科普书籍很少。我父亲借的书都是古典诗词,如《董祺俞晔》、陶宗彝的《南村落耕》、杜甫的《杜诗境全》。戴元本非常喜欢诗歌,多次阅读《杜诗境全》。后来他对宋词产生了兴趣。

1946年,戴元本随家人返回南京,先后就读于南京临时第二中学和*大学中学。偶然间,他读了我国著名学者、科学家、教育家任鸿隽的科普书籍。戴元本对书中广义相对论的内容非常感兴趣。他向他的高中物理老师寻求建议。然而,当时中国科学的发展使得高中教师很难回答关于广义相对论的问题。这进一步刺激了年轻的戴元本专注于物理学,并从此成为一名物理研究员。1947年7月,戴元本被*大学附属中学护送到*大学,并选择了物理系。

考入中国科学院,在张宗遂学习

1948年,由于当时南京局势的恶化,还没有完全适应大学生活的戴元本和他的父亲去了上海,他的学业再次中断。尽管在这段时间里他无法上课,但戴元本已经开始研究他自己的物理著作。一年后,戴元本回到了校园。这时,*大学更名为南京大学。他很快适应了大学的学习生活。由于他扎实的基础和努力的工作,他的学术成就取得了快速的进步。然而,在大学期间,戴元本的学习内容和时间非常有限。原因如下:第一,魏荣觉、徐公良当时虽然回国任教,但师资仍然不足。第二,解放后,政治学习和政治运动频繁,主张减少学时。戴元本在大四的时候被派去参加政治运动。在这种情况下,戴元本很难有系统地听课和学习,但他仍然充分利用所有的业余时间在系图书馆看书,认真学习他没有学过和老师没有教过的知识。

1952年,戴元本以优异的成绩毕业于南京大学,并被分配到南京理工大学。虽然南京理工大学不是戴元本最理想的地方,但他不仅成功地完成了繁忙繁重的教学工作,而且从未放弃继续从事科学研究的希望,在工作之余还阅读了大量的英语和俄语物理作品。1956年,**提出了“向科学进军”的号召,戴元本深受鼓舞。在休假期间,他完成了一篇关于核散射重整化效应的论文,并在《物理学杂志》上发表了文章,受到了评论家、中国著名理论物理学家朱宏远先生的热烈鼓励。这件事对戴源最初的声明意义重大。一方面,这坚定了他继续从事科学研究的信念;另一方面,这鼓励他下定决心申请研究生。

1957年,即恢复研究生入学考试后的第二年,戴元本被中国科学院张宗遂先生和吉林大学吴师叔先生录取。最终,他选择跟随张宗遂先生去北京中国科学院数学研究所学习。张宗遂先生一生门徒不多。第一个学生是余敏,后来获得“两枚炸弹和一颗星”荣誉奖章和2014年国家最高科学技术奖,第二个学生是戴元本。此后,1963年又招募了侯、和朱中原。张宗遂先生眼光独到,为中国近代物理的发展培养了四位杰出的物理学家。

朱宏远先生于1957年在北京大学开始学习量子场论课程。课程结束后,学生们普遍反应良好,并决定第二年在青岛的山东大学举办“基础粒子与核理论夏季研讨会”。这时,尽管戴元本刚刚进入研究生院,他对量子场论的研究却比其他研究生高得多。因此,他还在这个研讨会上作为助理教授讲授量子力学中的碰撞理论。从那以后,戴元本根据研讨会的讲稿,帮助当时已经去了莫斯科的朱宏远完成了《量子场论》一书的校对工作。北京大学的课程和青岛的暑期研习班是粒子理论首次在全国推广,造就了一代具有深远影响的粒子物理学家。

走在高能物理理论研究的前沿

当时,中国科学院原子能研究所的朱宏远、北京大学的胡宁和中国科学院数学研究所的张宗遂组成了中国高能物理理论研究团队。虽然这三位先生有不同的学术风格,但他们合作得很好。戴元本在如此和谐的学术氛围中迅速成长,并与他人合作发表了一系列论文。然而,在20世纪60年代前后,中国高能物理理论的研究团队并不稳定。一些人被派去参加国防和军事工业的研究。有些人去苏联的杜布纳研究所工作,而戴元本一直在数学研究所从事高能物理理论的研究。戴元本后来回忆道,“那些年我在工作中很孤独”。虽然孤独,但它也使戴元本有更强的独立工作能力,不听从别人的建议,敢于克服困难和挑战。

“*”前戴元本的重要研究成果主要体现在三个方面:一是轻子异常磁矩的研究。1961年,戴元本在《物理学杂志》上发表了《弱作用对轻子电磁性质的影响》,研究了弱作用对中间玻色子模型中轻子异常磁矩的辐射修正。当时,虽然这项工作是世界上最先进的研究内容,但它并没有引起足够的重视,但现在这项研究已经成为微弱效应理论精细检测的方法之一。

二是关于色散关系应用的正则极点研究。这是当时高能物理理论研究的一个热点。从1963年到1965年,戴元本发表了七八篇关于正则极点问题的论文,并得出结论:由于高奇异位下正则极点的不同分布,散射振幅具有不同的高能渐近行为。在1964年北京科学研讨会上,中国高能物理理论家戴元本就此问题作了报告,受到出席国际会议的专家的好评。

第三是层子模型的研究。1965年9月,在钱三强的组织下,原子能研究所基础粒子理论组、北京大学理论物理研究室基础粒子理论组、数学研究所理论物理研究室和中国科技大学现代物理系四个单位组成了“北京基础粒子理论组”,定期就强子结构进行讨论和交流。此时,戴元本刚刚完成为期一年的“四清”运动,是最早参与讨论的国家之一。在研究层子模型的过程中,他独立地用塔姆-丹科夫方法进行了计算,得到了一些显示强子结构的计算结果。然而,为了使层子模型在理论上更加完善,基本粒子理论小组不主张发表以前的研究成果。从那以后,戴元本也敏锐地注意到了曼德尔斯塔姆在处理相对论协变量时计算束缚态的方法,并把这种方法推广到解决当时困扰每个人的问题。在此基础上,戴元本带领数学研究所的同事与北京大学合作,完善了层子模型的理论基础,为建立基于场论的协变系统计算方法做出了重要贡献。戴元本提出的计算方法也成为北京大学与数学研究所密切合作在《北京大学学报》(1966年第二期)上发表的十多篇论文的计算基础。1982年,戴元本因其对“平流层模型”研究的重要贡献获得国家自然科学奖二等奖。另外三名获奖者是朱宏远、胡宁和贺作秀。

推进我国标准化理论研究

“*”期间,理论研究几乎完全中断。幸运的是,1970年夏天,戴元本被邀请加入由中国科学院革命委员会领导的相对论批判小组。这个批判小组很快被重组到中国科学院物理研究所的第13个房间,在那里戴元本逐渐恢复了他的理论物理研究。戴元本很早就意识到规范场论的重要性,但当时高能理论物理领域的许多人并没有意识到这一点。因此,戴元本一方面在13号房间组织大家学习规范场理论,另一方面,他深入钻研,独自摸索,一点一点地把规范场理论学得透彻。他还在物理研究所组织了中国第一次关于弱电统一规范理论的系统讲座,并亲自讲述了规范场的量子化和重整化理论。后来,他的学术专著《互动的规范理论》于1987年出版,对推动国内规范理论研究起到了重要作用。

从1974年到1975年,戴元本开始研究非阿贝尔规范场论中费米子的高能渐近行为。他之所以研究这个问题,是因为他意识到研究强子的电磁形状因子对于理解强子中粒子之间的强相互作用具有重要意义。为了解决这个难题,他和其他研究人员一起克服困难,提供独立的想法,并采用各种方法完成复杂的计算。他在这个问题上发表了许多论文,是这个领域最早的先驱之一。当时,国外一些研究者提出了不同的计算结果,但经过比较和验证,戴元本的计算被证明是正确的,因而得到了国际上的广泛认可。

1978年,戴元本去东京参加第19届国际高能物理会议。这是他第一次出国参加学术会议。1980年春,通过李政道的协调和联络,戴元本一行前往美国进行学术访问,并参观了美国的理论物理研究所,如圣巴巴拉理论物理研究所、加州大学伯克利分校、奥斯汀德克萨斯大学和普林斯顿大学高级物理研究所。同年11月,戴元本再次去了美国,但这次他以访问学者的身份独自去了奥斯汀的德克萨斯大学,为期六个月。在那里,当他研究的时候,他为奥斯汀的学生提供了一个学期的量子场论课程。

20世纪90年代以来,戴元本在手征对称动力学自发破缺的计算方法、重夸克重强子束缚态的波函数、量子色动力学求和规则、中微子振荡的CP/T破缺等方面做了一系列原创性工作。戴元本的科研成果受到了国内外同行的广泛关注,并产生了重要的国内外影响。

勤奋研究、教学和教育

戴元本一生努力工作,从不懈怠。在南京理工大学的六年里,尽管教学任务繁重,他仍然充分利用业余时间去追求科学前沿。到达中国科学院后,他工作越来越努力。他每天晚上工作到凌晨1点。他每周只能在周日白天休息,但周日晚上他仍照常工作。尽管戴元本已经80多岁了,他仍然坚持科学研究和论文学习。他在70多岁后撰写并发表了30多篇学术论文,甚至在80多岁时在世界级期刊上发表了专业论文。

戴元本一生心胸开阔,举止优雅。1978年,“*”后,中国科学院恢复招收研究生。戴元本的学术成就和魅力吸引了许多候选人,那一年他一共录取了7人。他总是想着他的学生,希望他们能出国留学,以便更快地进入国际科学研究的前沿,所以他利用一切机会推荐他的学生出国留学。后来,这些学生每次回家都去戴元本。他们都感谢戴元本的开放和慷慨,感谢戴元本为他们创造了更好的学习机会。

戴元本的生活平静、谦虚、公平、公正。所有认识他的人都认为戴元本善良而热情,生活简单而简洁,工作精益求精,光明磊落。即使在担任领导职务、被任命为学术委员会主任和当选为学术部门成员之后,戴元本仍然行事公正,不为密切关系而影响决策,也不为那些不善于调解但实际上不称职的人写几句赞美的话。同时,在中国科学院理论物理研究所,戴元本几乎不会错过任何重要的学术活动,甚至会准时出席一些不太重要的研讨会。大多数时候,他会静静地坐在那里,默默地鼓励年轻人,默默地关心和支持我国理论物理的发展。

戴元本的学生对他的评价如下:“一个人的成就是随着时间积累的。一个人的成功在于坚持不懈。戴先生淡泊名利、乐观豁达的人格、严谨的学术态度和对科学的执着追求,值得我们终生学习。

杜十有句谚语:“好雨知道季节,当春天来临。风潜入黑夜,无声地润湿了一切。”也许这两首诗是对戴元本一生孜孜不倦的研究、教学和教育的最好诠释。

理论物理学家戴元本院士:润物细无声

1980年,他在美国与李政道和其他人合影(右一为戴元本)。

理论物理学家戴元本院士:润物细无声

戴元本在家学习。

我的学习方式(节选)

■戴元本

我的祖籍是湖南常德。我于1928年7月出生在南京。我的童年主要是在南京度过的。抗日战争爆发后,我和家人搬到了长沙、贵阳、昆明和鲁南。1941年春天,我家搬到了重庆郊区的北碚,在那里我度过了八年艰苦的战争生活。抗日战争胜利后,我回到了南京。我在五所中学学习,包括合川第二中学和青木关*大学附属中学。我于1947年毕业于南京大学附属中学。他于1952年毕业于南京大学物理系。由于多次移民和体弱多病的年轻人,我已经多次辍学长达五年之久。毕竟,我比正常年龄晚毕业,尽管我多次逃课。

我从小就喜欢阅读。我经常读小学二年级的报纸。有时当我父亲坐在床边看报纸时,我站在他面前看报纸的另一面。离开学校五年也给了我更多的时间阅读。1938年春夏,我没有去贵阳上学。我家住的旅馆旁边有一个开放的图书馆。我每天都去那里看书,看一些古典小说和唐诗选本。那是我学习生活的开始。我在小学和中学读过很多书,但是我最喜欢的书是古典诗歌和历史。当我在高中二年级的时候,我偶然从我的同学那里借了一本科普书。它是由我国科学界资深科学家、著名学者任鸿隽先生撰写的。其中一段是关于广义相对论的。这段话让我很感兴趣。因此,我去找高三物理老师,请他回答我的问题。老师告诉我相对论是如此的深刻,以至于在大学里很难找到教授来教授这门课程。他建议我不要花时间研究这些问题。他的话激起了我更大的好奇心,我想从现在开始学习物理。当我高中毕业时,一些亲戚和朋友建议我去申请电气工程系而不是物理系,因为毕业后找一份高薪工作更容易。但是我没有听他们的建议。毕业后,我被CUHK附属中学护送到*大学,我选择了物理系。

大学一年级毕业后,我在*夕辍学一年。1949年秋天,我回到了改名为南京大学的学校继续学习。在我大学的第一年,我不习惯新的教学方法,我的学习成绩也不是很好。当我在高中的时候,我很少参加晚上的自习课,我也取得了好成绩。然而,在大学里不花时间学习与学校教学相关的内容是不好的。后来,大学毕业后,他参加了工作,空闲时间减少了。因此,从大学二年级开始,我的学习内容主要变成了物理。南京大学师资力量雄厚,从国外回来的魏荣觉、徐公良等教授讲授一些新的物理课程。我从中受益匪浅。然而,在解放初期,有更多的政治研究和运动。当时,有人提议“减少上课时间”,这样上课的时间就少了。当我有空的时候,我在系图书馆看书,学习一些课外物理知识。

1952年,大学毕业后,我被分配到南京理工大学教授普通物理。解放后的一年,研究苏联,调整部门,进行教学改革。大学生的数量增加了许多倍。因此,教学任务很重,每周花在课堂上的时间往往超过20个小时。那时,科学研究不能被提到学校的工作日程上,只有教学工作才能认真完成,但我仍然非常想从事研究工作。1956年,党*提出“向科学进军”,这也是对我的一大鼓舞。那时,是高能物理学大发展的时期。除了教学之外,我还花时间学习了许多物理书籍,并被高能物理的方向所吸引。起初,我没有这门学科必需的基础知识。我在大学里没有学习相对论和电磁辐射理论。因为我在四年级时被派去参加“五反”工作组,我只听说了一个多月的量子力学和统计力学。我在学科前沿建立了基础和交叉研究。我做得更好的是,由于我的基础差,我对科学前沿的成就一无所知,但我做得坚定而深刻。当时,英文新书和期刊相对较少。苏联已经出版了许多翻译成俄文的论文,其中包含高能物理理论的新的和最重要的成就。这些收集的作品对我很有帮助。

1956年,我写了一篇关于用B-S方程研究π -π散射的文章,并将其提交给了《物理杂志》。评论家热情地鼓励我。后来我了解到评审人是朱宏远先生。因此他给我留下了很好的印象。自从我来到科学院工作以来,我从他那里学到了很多东西。1956年,在中国第一次有研究生可以*参加全国范围的考试。这种“迈向科学”的方法给了我一个实现愿望的机会。我于1957年参加了考试,并作为张宗遂先生的研究生被中国科学院数学研究所录取。1958年4月,我去数学研究所理论物理研究室学习和工作,开始了一个新的阶段。那年我三十岁。