听闻这个消息,我一时感到无比惊愕。作为周光召先生的徒孙,平时和导师及同门聊起来,都会把他当作一位定海神针一般的师门长辈,有时候还会想着把师祖理论发展发展来给他露一手,如今算是没有机会了。
我时常会通过导师的讲述和回顾了解周先生治学工作的特点和风格,也会仔细研读周先生的论文,所以我想和大家分享一点我对周先生和其工作的粗浅认识。
周光召先生最为大众熟知的身份是两弹一星元勋,参与中国的核武器研制,是在国防事业上的巨大贡献,这其中的重要性自不必说,没有核武器,咱国家哪来的独立自主。在此过程中,还有他通过漂亮的理论分析证明苏联专家核武器计算有误的经典战绩,除此之外,我想说的是先生在物理上的伟大贡献。
周光召先生当初在建国之初被国家派到苏联学习和研究物理,他无与伦比的天赋和才能在这个时期就体现出来了。很多文章都回忆过,他在苏联时期开始研究相对论自旋态相关问题,并在研讨会上和苏联专家意见相左,但他坚持了自己意见并最终提出来了相对论性螺旋散射振幅,并推导出赝矢量流部分守恒定理,李政道先生对此评价是,“他第一次引入相对论性螺旋散射振幅的概念和相应的数学描述”。
先生回国后很快便投入国防事业,物理研究相应就暂且搁置了十几年。然而,先生实在是够牛,他在改革开放之后重新回到理论物理研究中后,他的物理研究很快就焕发了第二春。
在此我想简单介绍一下这一成果的背景。传统量子场论处理的通常是平衡态问题,其中特别需要强调的是在用量子场论研究凝聚态问题的过程中,为了顺利使用场论中的技巧,以日本物理学家 Kubo 和 Matsubara 为代表的场论专家们意识到,可以把温度变换为虚时,这样一来,各种材料性质原则上都能得到计算,比如电阻等等。直到今天,包括笔者在内的大多数利用量子场论研究多粒子问题的人都依然在使用这一技巧处理问题(即在虚时计算单体格林函数和两体关联函数,最后解析延拓到实时)。但是这存在一个致命问题,真实的世界的频率和时间都是实数,所以最后需要把得到的各种材料性中的这个虚时变回实时。
数学家带来一个好消息和一个坏消息,好消息是数学上可以证明,虚时间变成实时间的解是存在且唯一的,坏消息是这个问题是个病态问题,没法找到这个解。物理学家直到今天依然没办法真正解决这个问题,往往是用一些统计学的手段,计算出统计意义上最可能的那个解,这个问题是个玄学,你永远没办法挺直胸脯说我的解析延拓结果就是对的,只能说种种迹象各种方法对比表明,我这个结果多半是信得过的。
苏联物理学家 Leonid Keldysh 和美国物理学家 Schwinger 分别独立提出一条截然不同的道路,也就是如何系统处理实时场论的办法,后来被称为 Keldysh-Schwinger formalism。
接下来我们就可以简单讲讲周光召先生等人的工作了。周光召先生和其合作者和合作者苏肇冰、郝柏林和于渌老师,基于泛函积分技术用一套更简单的闭路格林函数框架重新表述了原本的实时场论,使其既能用来做平衡态也能做非平衡态,既能做有限温的非相对论量子场论,又能用来做相对论场论。他们在这个领域发表了一系列重要论文,既有中文的也有英文的,从纯形式理论到具体物理问题的应用都有所涉及。最终,他们整理了自己的工作总结在 Physics Reports 上发表的一篇重量级综述中,既 Chou K, Su Z, Hao B, et al. Equilibrium and nonequilibrium formalisms made unified[J]. Physics Reports, 1985, 118(1-2): 1-131。
他们还合著了一本《统计物理学进展》,其中第五章便是周光召先生和苏肇冰老师合写的闭路格林函数理论,我也曾介绍过这本经典作品。
你读过最冷门,但「含金量极高」的书是什么?
另外,我还曾简单总结了理论部分最基础的内容到我的专栏文章中。
拉格朗日的忧郁:超基础简单的 Keldysh 路径积分场论(一):泛函场论启动!
实际上,80 年代的理论物理所在周光召先生的主导下分别打出来了两套组合拳,皆是极具影响力的成果,除了上述偏统计和凝聚态的闭路格林函数研究,还有高能方向的量子场论大范围性质研究,可以说是理论物理科研独立创新和交叉合作的典范。
周光召先生治学严谨,强调研究的独立性创新性,师门一向强调不能跟在别人屁股后面走的科研原则,我想一定程度上应该就来源于周先生的治学风格。先生在物理研究有影响深远的伟大理论成就,于国家而言他因核弹研究为国家独立自主有不可磨灭的功绩,师祖千古。