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楊立銘:中國科學院學部委員(院士)、理論物理學家


 

楊立銘(1919年2月20日—2003年1月12日),出生于江蘇溧水。理論物理學家。1991年當選為中國科學院學部委員(院士)。1956年加入九三學社。

楊立銘出生于一個比較清寒的知識分子家庭。父親是前清秀才,后來當了中學教師。母親勤儉持家。在父母敦促下,楊立銘從小就養成了勤奮、好學和簡樸的習慣。在他上中學時,日本侵略者占領了他的家鄉。經過半年多的顛沛流離,他逃到了四川,在四川讀中學時,日本飛機又炸死了他的老師。國家和民族的屈辱,堅定了他工業救國的決心。當1938年被保送中央大學時,他毫不猶豫地選擇了中央大學機械系。1942年,楊立銘于中央大學畢業,在昆明中央機械廠工作一年,又回到中央大學機械系當助教。1944年通過了留學生考試,1945年被公派到英國學習。在英國一家工廠實習時,他曾幫助該廠解決了刀具設計方面的一個難題,使該廠不再從美國進口這方面的產品。楊立銘進大學后,逐漸認識到,一個國家的國力是多種因素的綜合,要建設好一個國家,需要多種人才的共同努力,一個人在年輕時,應該朝著最能發揮自己優勢的方向去努力。從他的條件和愛好看,更適合學習物理學、探索自然規律。到了英國以后,他認為是改行的好機會,便于1946年去愛丁堡大學學習理論物理。著名的理論物理學家、量子力學創始人之一、諾貝爾獎獲得者、愛丁堡大學的玻恩(Max Born)教授十分賞識楊立銘改學物理的勇氣和決心,認真了解了他的能力,不拘一格地把他收為自己的學生,并為他提供獎學金。在愛丁堡大學楊立銘以超人的毅力,在很短的時間內,通過自學打下了全面、堅實的理論基礎,并投入科研工作,于1948年12月獲得愛丁堡大學理論物理博士學位。接著又在該校從事博士后研究。在此期間他在理論物理研究工作中嶄露頭角,發表了論文6篇。他以運動方程為基本出發點,首次導出動量在坐標表象中最普遍的表達式,由此導出量子對易關系。H.S.Green等人后來在此基礎上發展出一種滿足仲統計(Para Statistics)的廣義量子化方法,接著這種統計法被O.W.Greenberg用到強子的夸克模型中。楊立銘在量子場論的研究中導出的狄拉克矩陣求跡的普遍公式,后來被J.M.Jauch 及E.Rohrlich作為一個定理收入到他們的專著中。在玻恩教授的啟發下,他根據Thomas?Fermi模型在合理的核內核子密度分布下,成功地解釋了當時剛發現的原子核中的幻數,引起了國際上的重視。在流體統計理論的研究中,他把Born?Green液體理論推廣到混合液體,并用統計描述對流體內單個分子進行追蹤,導出了擴散系數。在愛丁堡大學期間,玻恩教授的言傳身教,使楊立銘受益匪淺。玻恩教授的博學和大師風范使他大開眼界,更增加了他探索自然奧秘和獻身科學的決心。1950年冬,周培源教授去英國訪問,邀請楊立銘到清華大學工作。

楊立銘滿懷建設新中國的愛國主義熱情回國,任清華大學物理系副教授,1952年院系調整到北京大學物理系,先后任副教授、教授、博士生導師。他花了很多精力和時間從事教學工作,先后講授了原子物理、量子力學、群論和原子核理論,并編寫了講義,同時培養了不少研究生。另外,為了我國發展原子能事業的需要,在50年代末舉辦的全國核物理講習班上,楊立銘是主講人之一,他和于敏合作,用講習班上講課內容撰寫了《原子核理論講義》。在繁忙的教學工作的同時,楊立銘堅持不懈地開展前沿領域的科學研究工作。回國后,他的科研工作主要在原子核理論方面,特別是核多體理論與核集體運動。他的工作都是與國際上核物理的新發展相呼應的。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。楊立銘通過對核內多次散射的分析,導出了這一理論。60年代末期,核理論又一個重要發展是超導體中的“對關聯”理論在原子核中的應用。1964年他提出了處理變形核中核子對相互作用的新方法,與流行的Bogoliubov準粒子方法相比,不但計算簡單,而且克服了粒子數不守恒的缺陷和不同激發態不正交的困難。這個方法已在有關計算中得到大量應用。從70年代起,楊立銘開展了原子核集體運動的微觀研究。1974年A.Arima 和F.Iachello提出了相互作用玻色子模型(IBM)的唯象理論,取得了極大的成功,在國際上掀起了研究原子核低激發態集體運動的熱潮。但這個唯象理論還缺乏更為基本的和嚴格的微觀基礎。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。他直接在費米子空間構造有玻色子行為的費米子對,而不進行通常流行的向玻色子空間的映射,這就嚴格地遵守了泡利原理,避免了偽態的出現。在構造“S”、“D”對時,提出了廣義的算符化的粒子數守恒的Bogoliubov變換,將構成“S”對的核子與攜帶前輩數(Seniority)的核子區分開來,從理論和實踐上避免了前輩數混合的難題。在他的微觀理論中的玻色子是由模型空間中的矩陣元所定義的具有確定結構的費米子對算符,可直接在選定的模型空間中計算各種可觀察量與實驗比較。楊立銘的微觀理論不但可以作為IBM唯象理論的微觀基礎,也適用于原子核的一切低激發集體態。以后,他又擴展了這個微觀理論,引入了關聯空穴對和電荷交換力,成功地處理了滿殼核附近的原子核的闖入態。該微觀理論于80年代發表后,受到國際同行的重視和贊賞。1982年楊立銘應邀作為主講人赴意大利Erice國際核物理講習班講授這一理論。1983年根據國際同行的建議,楊立銘在蘇州主持一次關于原子核集體態的國際會議。1985年IBM創始人之一F.Iachello邀請楊立銘到耶魯大學作訪問教授,1986年西德慕尼黑工業大學聘楊立銘為客座教授。1987年東京大學校長,IBM另一創始人A.Arima教授主動提出東京大學與北京大學兩校的核理論研究組簽定為期三年的合作協定,開展原子核集體運動的研究。國際上著名的核物理學家,MIT的H.Feshbach,F.Iachello 和I.Talmi(殼模型的奠基人之一)在他們的報告和文章中對楊立銘的微觀理論分別作出了肯定的評價,楊立銘也因此項科研工作獲得了1985年國家教委科技進步獎一等獎,1987年國家自然科學獎三等獎。

楊立銘在集中精力研究原子核低激發態的同時,又注意到核物理向更深層次的發展。由于自20世紀70年代以來微觀物質結構和基本相互作用研究的新進展,核物理學也進入了新的發展階段。楊立銘及時地將其科研組的工作重點轉移到從強子層次和夸克層次去研究原子核。作為第一步,他先在推廣的NJL模型的基礎上提出求解強子的夸克波函數的方程,它既保持了QCD的基本對稱性,又包含了價夸克與海夸克的激發。該項研究在強子結構、強子相互作用及其在核環境中的改變等領域都有重要意義。幾十年來,楊立銘不斷探索,不斷前進。他認為,生命就是要對真理進行不斷的探索,離開這種探索,生命也就失去了意義。

40年來,楊立銘培養了一大批理論物理和原子核理論的高水平的科研和教學人才,培養了博士、碩士研究生30余名,他們分布在全國各地,已成為各單位的業務骨干,其中很多是博士生導師。楊立銘在帶領年輕人開展研究工作時,總是循循善誘,充分發揚學術民主,以平等的身份進行學術討論,鼓勵年輕人大膽闖練,充分發揮自己的聰明才智。他總是提醒年輕人要虛心學習別人的長處和經驗,密切注意國內外科研的動態,要開闊眼界,掌握第一手資料,嚴謹地開展研究工作。他的良好的治學作風,給年輕人做出了榜樣。楊立銘雖已年過八旬,仍然不停地工作,活躍在科研第一線。為了能更好地工作,他長期堅持適合自己身體情況的體育鍛煉,工作熱情也總是那么飽滿。

  楊立銘院士主要著作   

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