物理学：整体性、相因子、规范场与数学结构之美——《听杨振宁讲物理》一书的由来与阅读线索

|作 者：孙昌璞1,† 葛墨林2

(1 中国工程物理研究院研究生院）

(2 中南开大学陈省身数学研究所)

本文选自《物理》2026年第10期

一部书的形成，有时始于一个完整而周密的写作计划；有时则始于一份偶然保存下来的手稿、一段未曾中断的学术记忆，以及几代人之间的精神托付。高等教育出版社即将出版的《听杨振宁讲物理》属于后一种情形。

图1 杨振宁(中)、葛墨林(右)和孙昌璞(左)合影(1993年)

1983年9月至12月，杨振宁先生在美国纽约州立大学石溪分校讲授一组理论物理前沿专题。当时课堂常常座无虚席，听众中既有已经具有研究经验的学者，也有正在成长中的青年学生，如后来在凝聚态物理领域作出重要贡献的张首晟。葛墨林有幸在场聆听，并在课堂上认真地边听边记录。由于讲座内容横跨量子力学、凝聚态物理、统计物理、规范场论、拓扑学、计算科学和核物理，笔记的内容只能先保留讲课的主线、公式和现场思路，不可能在当时便整理成一部体系完整、文字完备的讲义。三年以后，1986年6月，杨先生应中国科学院研究生院邀请，在北京讲授了其中一部分内容。这个许多中国物理学工作者后来熟悉的“位相与现代物理”系列讲座，与石溪讲座有着密切联系、互为印证。杨先生曾提到，美国有出版社希望将这些讲座整理出版，但由于研究、教学和国际学术活动繁重，他一直未能亲自完成。葛墨林也曾向杨先生询问，是否可以将听课笔记整理成书。杨先生表示赞同，同时提醒说，这将是一项工作量很大的事情。

此后四十余年，这批笔记一直被葛墨林认真保存，整理出版的愿望也始终没有消失。这段漫长的等待并非全无意义。四十余年间，物理学发生了巨大变化。今天回看，与杨振宁理论物理讲座内容十分相关的一些领域：几何相位、拓扑物态、量子信息、冷原子玻色—爱因斯坦凝聚、超导量子器件、格点规范理论和复杂系统等领域正在蓬勃发展，这使我们更加清楚地认识到：杨先生当年选择的许多问题并不是转瞬即逝的热点，而是具有长久生命力的基础性问题。这使我们再一次深刻体会到杨振宁先生的一句话：“最基础的才是最重要的”。

时间在这里成为一种检验。它帮助我们分辨，哪些知识只是某一时期的技术细节，哪些思想则真正触及了物理学的基本结构，今天得以留存和发展。因此，《听杨振宁讲物理》既是一部历史性的讲课记录，又不是一部仅仅属于历史的书。它记录的是20世纪80年代初的一组讲座，却不断通向此后四十余年的物理前沿；它以若干具体问题为切入点，却在问题之间建立了相位、规范、拓扑、对偶、关联、计算和随机性等深层观念的联系；讲义并不试图覆盖理论物理的全部内容，却展示了一位大物理学家如何在辽阔的知识版图中选择真正值得讲、也最能够启发人的问题。从这个意义上说，本书保存下来的不仅是一批知识，更是一种学术品味，一种判断问题重要性的尺度，以及一种面向未来的洞察力。

1 从一份听课笔记到一部讲义

本书得以整理出版，最重要、基础的材料是葛墨林当年在石溪课堂上留下的听课记录。课堂记录与讲者本人写成的正式教材有所不同。正式教材通常经过反复推敲，结构完整，定义、符号和叙述高度统一。而听课笔记则带有鲜明的现场性。它不仅保留了讲者最后给出的结论，也往往保留了问题展开的次序、某些看似随意而实际上十分关键的转折，以及讲者根据听众反应临时改变讲法的痕迹。正因为如此，这批笔记具有不可替代的价值。

在整理过程中，我们逐渐认识到，不能简单地把它重新改写成一部今天常见的专题教材。倘若完全按照现代教材的标准重新搭建体系，虽然可能使形式更加整齐，却也可能抹去杨先生讲课特有的节奏和问题意识。我们希望保留的，不只是结论本身，更是结论出现的路径：为什么从这个实验切入，为什么在一个物理现象之后转向一条数学定理，为什么在严格推导完成之后还要回到科学史和实验的检验，又为什么在看似互不相关的问题之间建立联系。

本书的整理工作因而始终面对两方面的要求。一方面，必须尽可能忠实于原始记录，不能借杨先生的讲座任意发挥整理者自己的观点；另一方面，又必须使四十多年前的听课笔记成为今天读者能够阅读、理解和使用的书稿。为此，我们对原始笔记中省略的推导作了必要补充，对符号、单位和术语作了校订，对若干历史背景及后续发展增加了附记，但尽量不改变原讲座的问题结构和思想脉络。我们的原则，不是用今天的知识覆盖过去，而是在过去与今天之间搭建一座桥。这项具体工作后来由孙昌璞和他多位研究生历经半年多时间共同完成，过程中经历了一次次关于科学内容和写法的争论与观点迭代，也不断与葛墨林讨论、核对。他们需要辨认旧笔记，核对公式，追溯原始文献，补足证明，重新绘制图形，并比较不同年代的术语和单位约定。这不只是一般意义上的文字整理，也是一种特殊的学习：整理者必须努力进入讲者当年的思考环境，同时又要理解四十余年后这些问题究竟发展到了什么地方。

就在杨先生去世前一天，葛墨林将保存多年的厚厚一叠已经泛黄的笔记和有关材料交给了他的学生孙昌璞。孙昌璞也是葛墨林与杨振宁联合培养的博士研究生。那不是一次普通文稿的交接，更像是一段学术记忆和一份精神责任的传递。葛墨林随后与杨先生夫人翁帆女士通话，再次提及整理出版这些讲座的设想，得到她的赞成。至此，一项延续四十余年的心愿终于进入实际完成的阶段。因此，这部书具有三重意义。首先，它是对杨先生一组重要讲座的历史记录；其次，它是葛墨林四十余年保存和守护一段学术记忆的结果；最后，它也是后来者重新阅读、理解并传承这一思想遗产的一次尝试。

2 为什么书名中有一个“听”字

本书没有题为《杨振宁理论物理讲义》，而题为《听杨振宁讲物理》。“听”字不是一个修辞性的点缀，而是对本书性质的尽可能准确的说明。

首先，“听”字明确了材料来源。这份内容并非杨振宁先生亲笔定稿的书稿，而是葛墨林听课整理的笔记记录。即便整理工作十分细致严谨，整理文稿也不能等同于杨先生亲笔著作。一个“听”字，既尊重了原始材料的属性，也正视了知识传播中记录者的身份。其次，“听”揭示了物理学的多元传播方式。物理知识不止依托成型的论文与教科书传递，课堂讲授、学术讨论、黑板推演与面对面问答，往往蕴藏着珍贵的科研启发。论文呈现的是成型的研究结论，而授课能展现鲜活的思考过程。再次，“听”让读者得以跨越四十余年，回溯先生的学术思想。我们读到的不仅是20世纪80年代的课程内容，更是一代大物理学家的问题意识、学术判断与科研审美。如今拓扑物理、量子信息、超导量子计算等领域飞速发展，杨先生当年的授课内容，有了全新的呼应与印证。岁月并未让这些问题过时，反而让其潜藏的内在关联愈发清晰。因此，“听”字也藏着整理者的敬畏与谦逊。面对这些思想成果，首要之事并非评判和拓展，而是潜心读懂其思考逻辑、问题导向、提问视角，以及评判物理问题的价值尺度。

“听”字还连接着孙昌璞个人受到杨先生指引的一段经历。在东北师范大学学习和工作期间，孙昌璞关于贝里(Berry)几何相因子的研究工作曾受到杨先生1986年“位相与现代物理”讲座的直接影响。杨先生在讲阿贝尔与非阿贝尔规范结构时，提到Berry关于绝热量子过程中几何相位的工作，并敏锐地指出，这种相位因子与规范结构之间可能存在深刻联系。这一提示促使孙昌璞较早开展Berry相位和高阶绝热近似方面的研究。

图2 杨振宁在纽约州立大学石溪分校讲课笔记首页(葛墨林提供，1983)

后来，孙昌璞进入南开数学研究所，在葛墨林指导下研究辫子群、量子群、可积系统和杨—Baxter方程。1992年，在杨先生帮助下，孙昌璞通过CEEC基金赴石溪工作。面对是否继续从事量子群研究的问题，杨先生没有简单地给出“应该”或“不应该”的结论，而是安排他与列昂·塔赫塔江(Leon Takhtajan)交流，使他根据自己的训练特点和兴趣作出判断。当孙昌璞表示希望转向更加物理的问题时，杨先生根据他的知识背景，建议他关注安东尼·詹姆斯·莱格特(Anthony J. Leggett)的宏观量子效应、量子耗散、冷原子、量子光学和量子纠缠等方向。这些方向后来都成为量子物理的重要前沿，也在不同程度上影响了孙昌璞此后一生的研究道路。

图3 杨振宁在中国科学院研究生院讲课透明片首页(孙昌璞提供，1986)

杨先生对年轻人的“指路”，并不是告诉年轻人追逐当时最热门的题目，而是帮助他们判断：一个方向是否具有长远意义，是否适合自己的训练，是否能够从一个具体问题入手，并在合理时间内形成真正的研究能力。杨先生的建议常常具体到一篇文章、一个模型、一位可以交流的学者，或者一个能够着手计算的问题。在石溪期间，杨先生也经常利用周末与包括余理华和孙昌璞在内的几位年轻学者讨论。他并不只作原则性的评论，而会亲自推导公式、修改文章。有一次，在一篇关于量子耗散的论文初稿中，我们将杨先生列为作者，因为这个课题是由杨先生提议并指出关键问题的，其中包含了他的许多具体建议和修改意见。杨先生却删去了自己的名字，解释说，这个工作比较重要，自己的名气可能会淹没年轻人的贡献。这种行为比任何抽象说教都更加具体地说明，一位科学家应当怎样对待青年人，怎样对待学术署名，也怎样真正把思想和机会交给下一代。

孙昌璞个人学术经历和相关研究内容之所以在本书附记有所体现，是因为它们与本书所展示的讲课方式完全一致。课堂上的杨先生和日常学术讨论中的杨先生具有相同的特点：重视问题，重视基本概念，重视青年人怎么样形成自己的判断，同时也愿意把时间和思想真正用于帮助后来者成长。

3 15讲中的三条思想主线

全书共15讲，议题涵盖引力中子干涉、AB效应、磁通量子化，延伸至全息光学、群论、拓扑定理、磁单极、矢量势与非阿贝尔规范场，又纳入图论、伊辛模型、穆斯堡尔效应、马尔可夫链与随机游走。单看目录，内容看似零散，并未依照传统课程按学科逻辑循序铺展。而这种表面上的分散，正是本书最值得体悟的地方。其实，杨先生授课，意在跳出狭窄专业的封闭知识体系，选取能够呈现现代物理思想转折的课题，把每一个主题作为通往“活的物理学”的入口。循着这些不同切入点，读者能够梳理出贯穿全书的三条思想主线。

图4 杨振宁在纽约州立大学石溪分校讲课笔记(葛墨林记录，1983)

3.1 相位：从微观干涉到宏观量子序

全书上半部分最明晰的主线是相位。初等量子力学常将相位视作波函数附带因子；绝对相位无法观测，容易使人忽视其物理内涵。但干涉效应证明，可观测现象由相对相位决定。现代物理进一步揭示：相位不只是波动特质，还能够从规范对称性角度描述相互作用，承载引力、电磁势、拓扑结构与宏观量子相干的物理信息。

第1讲讨论引力场中子干涉：中子沿不同高度路径传播，引力势差积累相位差，并可供实验测量。在这里引力不只体现为经典轨道偏转，还能借助物质波相位的微小改变实现高精度探测。讲义通过短波近似建立波动方程与哈密顿—雅可比方程的关联，阐明半经典极限下相位函数对应经典作用量，波前法线沿测地线行进，将引力、经典作用量与量子相位纳入统一图景。

第2讲阐释阿哈罗诺夫—玻姆(AB)效应：即便电子运动区域磁场为零，屏蔽区内磁通依旧会调制干涉条纹。这迫使人们重新审视电磁势的意义：矢量势并非单纯计算工具，沿回路的积分会贡献可观测相位。单连通区域内，零磁场对应的矢量势可通过规范变换局部消去；多连通空间中，局域平庸的规范势能够储存无法单值消除的整体信息。具有物理效应的并非单点矢量势数值，而是沿闭合路径累积的整体相位。

第3讲将相位相干的观念拓展至宏观尺度。超导环磁通量子化不能简单归于自由电子运动；只有电子配对凝聚，体系形成长程相位相干与相位稳健性(robustness)，边界相位才能成为调控自由能与持续电流的宏观变量，非对角长程序为该宏观相干提供严格表述。磁通按h/2e量子化，不只是库珀对电荷2e的推论，而是配对凝聚、波函数单值性与宏观相位刚性共同作用的结果。

第4讲介绍全息术与傅里叶光学，看似转向经典光学，内核依旧围绕相位。普通照相仅记录光强，全息技术依靠参考光把物光相位编码为干涉条纹，重构时恢复完整复振幅；透镜通过相位变换，在特定平面完成光场的傅里叶变换。从中子干涉磁通量子化到全息光学，研究对象不断切换，核心问题一脉相承：不可直接观测的相位如何转化为实验可观测量，导致新的成像原理。

第5讲把U(1)复数相位推广为非阿贝尔群的“矩阵相位”。存在内部自由度的系统中，路径诱导的变换不再是简单复相因子，而是SU(2)这类矩阵。SU(2)与SO(3)局域李代数一致，但整体拓扑不同；费米子旋转2π变号、旋转4π复原，正是该拓扑差异的物理体现。

3.2 规范与拓扑：局域方程之外的整体物理

和相位紧密关联的第二条主线，是展现局域描述与整体结构的关系。现代物理重要认知之一：局域微分方程不足以囊括全部物理。定义良好的定域物理量，未必能够光滑拼接为全局解；局部平庸，不代表整体不存在非平庸效应，AB效应即是典型例证，磁单极理论则进一步凸显局域与整体的张力。

第7讲介绍的不动点定理、毛球定理、对跖点定理蕴含同类思想：不依赖局域方程细节，仅凭整体不变量判定奇点、缺陷是否必然存在。毛球定理说明球面连续切向量场无法处处不为零；磁单极问题展示了包围磁荷的球面不存在全局正则矢量势。诸多案例反复说明：局部存在不等同于全局存在，局域可消除的结构，可能留存无法消去的整体物理后果。

第8讲正式讨论磁单极：若闭合曲面包裹非零磁荷，曲面上无法定义处处光滑的单一矢量势。为此，狄拉克原始方案引入奇异弦，而吴大峻与杨振宁的无弦表述采用两套局域规范势，分置球面南北半球，交叠区域依靠规范变换衔接。关键点在于：并不存在物理上真实的奇异弦，“弦”只是强行用单一势函数覆盖非平凡几何产生的人为产物。依靠多套局域描述与过渡规则，才能刻画全局结构。带电粒子波函数应当视作线丛上的截面，交叠区域的单值拼接条件，直接导出狄拉克电荷量子化，令电荷量子化与规范体系的整体拓扑相连。

第9讲讨论磁单极的实验观察：从狄拉克电荷量子化与规范场整体结构出发，说明磁单极子穿越超导回路会产生量子化磁通跃变，介绍超导感应法、径迹探测、卡布雷拉候选事件，以及鲁巴科夫—卡伦催化质子衰变效应，并概述其在粒子物理、凝聚态和数学中的现代意义。

第10讲通过矢量势概念推广，进一步说明磁单极子背景下矢量势不能全局单值定义，须用南、北坐标片及规范过渡函数拼接；由斯托克斯定理、磁通与波函数单值性导出狄拉克量子化条件，并以纤维丛和第一陈数揭示其拓扑本质，进而讨论单极子谐函数、最低角动量态及原点奇异性。

随后讨论规范场理论如何将该思想普遍化：矢量势是局部联络，场强对应曲率，规范变换就是不同区域描述的拼接规则。路径平行移动与回路相位承载整体信息，局域场强刻画动力学行为，微分、积分形式构成规范结构一体两面。第11讲的非阿贝尔规范场是全书理论高峰。电磁规范变换属于U(1)群；若相位变换随时空变化，普通导数不再协变，必须引入规范势构造协变导数。

杨—米尔斯理论把思路拓展至非阿贝尔内对称群：空间各点内部坐标系可独立转动，想要对比相邻点位的内部状态，就需要矩阵形式的联络，即非阿贝尔规范场。简言之，局域对称性直接约束相互作用形式。非阿贝尔生成元互不对易，场强含有规范势对易项，规范场因此携带自身荷并产生自相互作用，杨—米尔斯方程的非线性根植于规范群的非交换性。弱、强相互作用均建立在非阿贝尔规范理论之上，构成现代基本相互作用的共同框架。

这部分内容时至今日仍极具价值。拓扑绝缘体、量子霍尔效应、外尔体系、贝里曲率、人工规范场与拓扑量子计算蓬勃发展，“局域曲率—整体拓扑—边界效应”已是通用物理语言。早在相关术语普及之前，杨先生便借助AB效应的可积相因子、磁单极、矢量势、非阿贝尔规范场持续提醒：完整物理描述不能局限于单点附近的局域方程，必须纳入物理系统的整体拓扑结构。

3.3 统计物理、计算与随机性：局域规则如何产生整体行为

全书后半部分转向图论、伊辛模型、计算理论、穆斯堡尔效应、马尔可夫链。表面上和前文的量子相位、规范场相去甚远，实则延续同一核心议题：简单局域相互作用如何涌现稳定复杂的整体结构，以及怎样用恰当的数学工具刻画这类结构。

第12讲图论把物理系统抽象为顶点与连接边，剥离次要细节，保留拓扑关联。电网络、分子构型、格点模型、路径计数都可以图表达。对物理学家而言，图论不只是计算工具，更便于区分体系性质是依赖具体参数，还是由连接结构主导。

第13讲讨论伊辛模型。依靠极简局域自旋相互作用，呈现丰富的整体现象：二值自旋与近邻耦合足以诱发相变、自发对称破缺与临界关联。高温展开可写成闭合回路，低温展开对应畴壁构型，借助对偶晶格能够建立两类展开的等价关系，二维方格伊辛模型的自对偶尤为精巧。假定唯一临界点时，对偶变换不动点可直接给出临界温度，不必求解完整自由能。临界点由结构变换不动点确定，该范式后来广泛应用于统计场论、格点规范与重整化群。三维伊辛模型不再自对偶，等价于三维格点规范模型，自旋体系与规范理论被纳入同一对偶框架。一套表述里的局域序参量，在对偶图像中可以是非局域量；高低温、强弱耦合能够通过对偶相互映射。从规范场过渡到伊辛模型，是主线的延伸而非偏离。前文探讨时空与内部自由度的规范结构，此处聚焦统计模型的对偶结构，共同揭示物理系统允许多种等价描述，不同表述会凸显截然不同的物理问题。

第15讲讨论马尔可夫链与随机游走：转移矩阵规定局域跃迁规则，多次迭代后系统趋于稳态，逐步消除初态影响。转移矩阵谱决定长时间动力学，本征值1对应平稳分布，其余本征值控制弛豫速率。这套理论现已成为统计物理、蒙特卡罗模拟、复杂网络乃至机器学习的基础。杨先生关注的并非单一随机模型，而是如何从短程随机跃迁推导出普适、长期稳定的统计规律。

第6讲的计算相关选题颇具前瞻性。杨先生并列讨论快速傅里叶变换(FFT)与图灵停机问题，同时展现算法的效能与逻辑的边界。直接离散傅里叶变换复杂度约n2，FFT利用单位根分解降至nlogn。这种飞跃并非硬件提速，而是依靠重构算法，拓展可求解问题的尺度。与之对照，停机问题关注的不是运算快慢，而是是否存在通用判定程序。依靠自指与对角线方法能够证明：不存在算法判断任意程序能否终止。这属于原理性不可判定，并非算力不足。

将FFT与停机问题并举，呈现两层视野：一方面依靠结构优化大幅提升计算效率，另一方面认清无法逾越的逻辑边界。后续量子计算发展印证：更换计算模型能够改变部分问题复杂度，却无法消除不可判定性根本限制。在物理计算尚未普及的年代，把算法复杂度与可计算性纳入理论物理讲座，足以体现长远眼光。如今AI与大规模数值计算广泛应用，这一讲更值得重读：算力扩张能够革新研究手段，但问题结构、算法思想与底层逻辑约束，远比单纯提升硬件规模更为根本。

第14讲穆斯堡尔效应，体现杨先生对实验物理的重视。自由原子核释放、吸收γ光子时存在反冲，造成发射谱与吸收谱失配；原子核束缚于晶格且不激发声子时，反冲动量由整块晶体承担，形成极窄的无反冲共振。看似基础的动量守恒，置于量子晶格环境便催生全新共振机制。该核物理效应又可用来探测固体化学位移、超精细结构乃至引力红移。它清晰展示：微观量子过程的观测结果，常常由宏观晶格环境共同决定。

4 从现象、结构和历史进入物理

阅读本书，最值得体会的，或许不只是15讲的具体内容，更是杨先生选择和处理问题的方式。

首先，他总是从具体而清晰的物理现象切入。中子干涉的条纹移动、阿哈罗诺夫—玻姆效应中的磁通相位变化、超导环的磁通量子化，都是可以精确观测的物理现象。其次，他又不止步于对现象的局部解释，而是执着探寻其背后的普遍结构。以阿哈罗诺夫—玻姆效应为例，他并不满足于计算干涉条纹的移动，而是进一步追问矢量势究竟具有怎样的物理意义。

第三，他善于将科学史融入理论思考。从麦克斯韦引入势的初衷，到场强语言何以成为主流；从外尔规范思想在尺度变换中遭遇的困难，到它在量子相位中获得新的生命，并最终发展为描述基本相互作用的杨—米尔斯理论，历史在这里不是理论之外的背景，而是理解理论结构的重要途径。第四，他善于从简单例子展开宏大的物理叙事：通过圆盘不动点和毛球定理揭示局域与整体的关系，借助二维伊辛模型的高低温展开引出对偶性与格点规范理论。第五，他重视理论的严谨性，却从不把形式复杂等同于物理深刻。杨先生曾指出，阿哈罗诺夫—玻姆效应可以从原始散射问题出发严格求解，不能把“双路径波函数”的直观模型当作完整证明。这种平衡尤为难得：既不满足于表面的物理直觉，也不沉溺于脱离物理问题的数学推演；既尊重严谨的数学结构，又始终追问其背后的物理本质。

回看15讲，令人感触尤深的是题目选择的前瞻性。相位与整体规范场后来成为拓扑物理、量子信息和人工规范场的基本语言；宏观相干与非对角长程序持续影响着超导、超流、冷原子和量子计算研究；磁单极子虽然尚未作为基本粒子被直接发现，却不断出现在规范理论、拓扑缺陷、Weyl系统、Berry曲率和人工量子模拟之中；FFT、可计算性与量子计算也已深刻改变科学研究。当然，这并不意味着杨先生在1983年预言了后来每一项具体成果。更准确地说，他选择了那些具有生长能力的问题。真正有生命力的问题，会在不同年代、不同学科和不同实验平台上反复出现。真正的远见，不是猜中未来将流行哪些名词，而是识别哪些基本结构能够不断产生新的物理。

从这一角度阅读本书，也可以更好地理解杨先生所说的“物理学与美”。物理之美不只在于公式外观的简洁或数学形式的精妙，更在于不同现象之间意外而又必然的联系，在于局域方程与整体拓扑的统一，在于简单模型能够承载广泛的物理内容，也在于复杂现象背后存在少数基本结构。今天，教材、论文、视频和数据库触手可及，知识获取已远比四十年前容易。真正的困难不再只是“有没有资料”，而是如何判断哪些问题值得投入，哪些计算只是技术堆积，哪些形式真正包含物理内容，哪些流行概念具有长久的生命力。因此，《听杨振宁讲物理》的意义不只在于传授知识，更在于展示一种科学方法和判断标准。

一代理论科学家留给后人的，当然包括论文、公式、定理以及蕴含其中的科学思想，但又不止于此。更难传承的是怎样提出问题、判断方向，怎样在形式与物理之间保持平衡，怎样对待实验和尚未完成的理论，怎样帮助年轻人，以及怎样把个人研究融入国家科学发展的长期进程。杨先生长期推动中美学术交流，并通过CEEC基金等方式帮助中国青年学者进入国际学术前沿。他的关心并不停留在一般性的号召上，而是落实为经费支持、访问机会、学术联系和具体指导。这种对中国科学发展的责任感，与他在学术上重视基本问题、历史源流和长远结构的立场是一致的。

今天，中国物理学的发展条件与四十年前已大不相同，实验平台、人才规模、国际交流和学科布局都有了显著提升。越是在这样的环境中，越需要警惕研究受到短期指标、热门术语和技术规模的牵引，警惕复杂计算遮蔽基本问题，也警惕把形式上的新颖误认为概念上的突破。因此，杨先生所代表的科学精神仍具有直接的现实意义：不盲目追逐时髦，不满足于表面计算，不把复杂当作深刻，不把形式误认为本质；始终从基本问题出发，抓住思想的根，理解理论的历史源流，既保持对物理真实的敏感，也保持对数学结构的敬畏。理论物理的传承，最终不是公式的简单转抄，而是问题意识、审美标准、方向判断和科学品味的传递。

5 在人工智能时代聆听科学大师的思想回声

今天，人工智能(AI)正在深刻改变科学研究的知识生产方式。当AI能够快速生成模型、假说、证明与论文时，科学正从“知识供给不足”进入“候选知识过剩”的时代：数学可能从“证明稀缺”转向“验证稀缺”，物理学则可能从“模型与计算稀缺”走向“候选理论过剩、经验检验稀缺”。与此同时，实验资源、专家注意力和同行评议能力、知识经典化并未同步增长，由此形成了AI时代科学发展的新矛盾。

面对这一变化，重塑科学研究的GDP核心能力十分重要：G(Goal)——目标与好问题，D(Discovery)——发现与创新，P(Perception)——品味与判断。AI可以拓展科学家的搜索、生成、计算和验证能力，但“为什么研究”“发现什么”以及“什么值得相信”，仍然需要科学家的主体判断。因此，AI时代真正稀缺的不再是对知识的占有，而是科学家的“认知代谢”能力：过滤噪声，进行压力测试，识别理论边界，把知识转化为工具和思想经典化，并敢于舍弃已经失效的经验与范式。科学教育也应与时俱进，从以知识传授为中心，转向培养提出好问题、实现原创发现和鉴别知识价值的GDP能力，使AI成为拓展科学创造力的工具，而不是替代科学判断的主体。在传统科学研究范式受到AI挑战的背景下，《听杨振宁讲物理》的意义不只在于传授知识，更在于展示一种科学思维和价值判断。

杨先生的治学思想与这种GDP能力有着深刻的内在呼应。G体现为从基本现象出发，选择真正重要而又具有生长性的问题，而不是追逐一时的热点；D体现为从具体问题中发现普遍结构，在看似分离的现象之间建立新的联系，而不是简单堆叠模型、概念和计算；P则体现为在物理直觉与严格证明、数学形式与物理本质、历史源流与未来方向之间作出判断。杨先生反复追问“真正的物理是什么”，正是把目标、发现与品味贯通起来。AI可以大量生成候选答案，却不能自动形成这种选择问题、识别结构和判断价值的能力。学习大师的思想，因而不是照搬结论，而是学习如何在知识洪流中发现值得长期追问的问题。

图5《听杨振宁讲物理》一书的封面(预计出版时间：2026年10月；读者对象：物理学相关专业高年级本科生、研究生，大学教师和其他读者)

《听杨振宁讲物理》从1983年的石溪课堂出发，延续至1986年的北京讲座，经过葛墨林四十余年的保存，又经孙昌璞等整理者与青年学生的校订、补充和重新理解，终于形成今天的书稿。当今天的读者打开这本书时，“听”的过程仍在继续：不仅是寻找某个公式或某段科学史，更是进入一位大物理学家选择问题和组织思想的方式，听他怎样从实验讲到理论，从局部讲到整体，从物理讲到数学，又从已经解决的问题讲到尚未完成的未来。如果这部书能够帮助青年读者在AI时代纷繁的知识和快速变化的前沿中，多问一句“这里真正的物理是什么”，学会从简单问题中发现结构，从历史发展中判断未来，并逐渐形成自己的科学品味，那么这批保存四十余年的课堂笔记，就不仅完成了一次出版，也在AI时代完成了一次真正的学术传承。

纪念杨振宁先生逝世一周年专题

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