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杨立铭


杨立铭(1919年2月20日—2003年1月12日),出生于江苏溧水。理论物理学家。1991年当选为中国科学院学部委员(院士)。1956年加入九三学社。

杨立铭出生于一个清寒的知识分子家庭,父亲是前清秀才,后来当了中学教师,母亲勤俭持家。在父母敦促下,杨立铭从小就养成了勤奋、好学和简朴的习惯。上中学时,日本侵略者占领了他的家乡。经过半年多的颠沛流离,他逃到了四川。在四川读中学时,日本飞机又炸死了他的老师。国家和民族的屈辱,坚定了他工业救国的决心。当1938年被保送中央大学时,他毫不犹豫地选择了中央大学机械系。

1942年,杨立铭于中央大学毕业,在昆明中央机械厂工作一年,又回到中央大学机械系当助教。1944年,杨立铭通过留学生考试,1945年被公派到英国学习。在英国一家工厂实习时,他曾帮助该厂解决了刀具设计方面的一个难题,使该厂不再从美国进口这方面的产品。

杨立铭进大学后逐渐认识到,一个国家的国力是多种因素的综合,要建设好一个国家,需要多种人才的共同努力,一个人在年轻时,应该朝着最能发挥自己优势的方向去努力。从他的条件和爱好看,更适合学习物理学、探索自然规律。到了英国以后,他认为是改行的好机会,便于1946年去爱丁堡大学学习理论物理。著名的理论物理学家、量子力学创始人之一、诺贝尔奖获得者、爱丁堡大学的玻恩(Max Born)教授十分赏识杨立铭改学物理的勇气和决心,认真了解了他的能力,不拘一格地把他收为学生,并为他提供奖学金。在爱丁堡大学,杨立铭以超人的毅力,在很短的时间内,通过自学打下了全面、坚实的理论基础,并投入科研工作,于1948年12月获得爱丁堡大学理论物理博士学位,接着又在该校从事博士后研究。在此期间他在理论物理研究工作中崭露头角,发表论文6篇。他以运动方程为基本出发点,首次导出动量在坐标表象中最普遍的表达式,由此导出量子对易关系。HSGreen等人后来在此基础上发展出一种满足仲统计(Para Statistics)的广义量子化方法,接着这种统计法被OWGreenberg用到强子的夸克模型中。杨立铭在量子场论的研究中导出的狄拉克矩阵求迹的普遍公式,后来被JMJauch 及ERohrlich作为一个定理收入到他们的专著中。在玻恩教授的启发下,他根据ThomasFermi模型在合理的核内核子密度分布下,成功地解释了当时刚发现的原子核中的幻数,引起了国际上的重视。在流体统计理论的研究中,他把BornGreen液体理论推广到混合液体,并用统计描述对流体内单个分子进行追踪,导出了扩散系数。在爱丁堡大学期间,玻恩教授的言传身教,使杨立铭受益匪浅,玻恩教授的博学和大师风范使他大开眼界,更增加了他探索自然奥秘和献身科学的决心。

1950年冬,周培源去英国访问,邀请杨立铭到清华大学工作。杨立铭满怀建设新中国的爱国主义热情回国,任清华大学物理系副教授,1952年院系调整到北京大学物理系,先后任副教授、教授、博士生导师。他花了很多精力和时间从事教学工作,先后讲授了原子物理、量子力学、群论和原子核理论,并编写了讲义,同时培养了不少研究生。为了我国发展原子能事业的需要,在20世纪50年代末举办的全国核物理讲习班上,杨立铭是主讲人之一,他和于敏合作,用讲习班上讲课内容撰写了《原子核理论讲义》。

在繁忙的教学工作的同时,杨立铭坚持不懈地开展前沿领域的科学研究工作。回国后,他的科研工作主要在原子核理论方面,特别是核多体理论与核集体运动。他的工作都是与国际上核物理的新发展相呼应的。20世纪50年代末期,国际上出现了Brueckner理论,它是核多体理论的重要发展。杨立铭通过对核内多次散射的分析,导出了这一理论。60年代末期,核理论又一个重要发展是超导体中的“对关联”理论在原子核中的应用。1964年,他提出处理变形核中核子对相互作用的新方法,与流行的Bogoliubov准粒子方法相比,不但计算简单,而且克服了粒子数不守恒的缺陷和不同激发态不正交的困难。这个方法已在有关计算中得到大量应用。从70年代起,杨立铭开展了原子核集体运动的微观研究。1974年,AArima 和FIachello提出了相互作用玻色子模型(IBM)的唯象理论,取得了极大成功,在国际上掀起了研究原子核低激发态集体运动的热潮。但这个唯象理论还缺乏更为基本的和严格的微观基础。为了深化对原子核低激发区运动规律的认识,杨立铭提出了系统的IBM微观理论。他直接在费米子空间构造有玻色子行为的费米子对,而不进行通常流行的向玻色子空间的映射,这就严格遵守了泡利原理,避免了伪态的出现。在构造“S”、“D”对时,提出了广义的算符化的粒子数守恒的Bogoliubov变换,将构成“S”对的核子与携带前辈数(Seniority)的核子区分开来,从理论和实践上避免了前辈数混合的难题。在他的微观理论中的玻色子是由模型空间中的矩阵元所定义的具有确定结构的费米子对算符,可直接在选定的模型空间中计算各种可观察量与实验比较。杨立铭的微观理论不但可以作为IBM唯象理论的微观基础,也适用于原子核的一切低激发集体态。以后,他又扩展了这个微观理论,引入关联空穴对和电荷交换力,成功处理了满壳核附近的原子核的闯入态。该微观理论于80年代发表后,受到国际同行的重视和赞赏。1982年,杨立铭应邀作为主讲人赴意大利Erice国际核物理讲习班讲授这一理论。1983年根据国际同行的建议,杨立铭在苏州主持关于原子核集体态的国际会议。1985年,IBM创始人之一FIachello邀请杨立铭到耶鲁大学做访问教授,1986年,西德慕尼黑工业大学聘杨立铭为客座教授。1987年,东京大学校长、IBM另一创始人AArima教授主动提出东京大学与北京大学两校的核理论研究组签订为期3年的合作协定,开展原子核集体运动的研究。国际著名核物理学家MIT的HFeshbachFIachello 和ITalmi(壳模型的奠基人之一),在他们的报告和文章中对杨立铭的微观理论分别做出了肯定的评价。杨立铭也因此项科研工作获得了1985年国家教委科技进步奖一等奖,1987年国家自然科学奖三等奖。

杨立铭在集中精力研究原子核低激发态的同时,又注意到核物理向更深层次的发展。由于20世纪70年代以来微观物质结构和基本相互作用研究的新进展,核物理也进入了新的发展阶段。杨立铭及时地将科研组的工作重点从核强子层次转移到夸克层次去研究原子核。经过几年的探索,他已拟定出一个理论框架。首先是对强子结构要有一个与现今实验及强作用多体系理论更为相符的物理描述。选择能量不太高区域内的适当的自由度,充分考虑到强作用的对称性及其真空特性,以严格的运动方程为基础,只对真空激发模式做必要的简化,就可以求出各类强子的结构。这个理论的另一个特点是在求得强子结构的同时,也得出了其在核介质中的效应。其次在此基础上就可以建立处理中、低能区以强子自由度为基础的核物质动力学方程。这是一项有重要意义但又相当艰巨的任务。物质结构的奥秘是无穷的,杨立铭总是坚毅地奔驰在科学前沿。

 

杨立铭培养了一大批理论物理和原子核理论的高水平的科研和教学人才,培养了博士、硕士研究生30余名,他们分布在全国各地,已成为各单位的业务骨干,其中很多是博士生导师。杨立铭在带领年轻人开展研究工作时,总是循循善诱,充分发扬学术民主,以平等的身份进行学术讨论,鼓励年轻人大胆闯练,充分发挥自己的聪明才智。他总是提醒年轻人要虚心学习别人的长处和经验,密切注意国内外科研的动态,要开阔眼界,掌握第一手资料,严谨地开展研究工作。他的良好的治学作风,给年轻人做出了榜样。

主要论著

1Yang Liming,Kinetic Theory of Diffusion in Gases and Liquids:Ⅰ Diffusion and the Brownian MotionProcRoySoc,1949,A198 (94); ⅡGeneral Kinetic Theory of liquid MixturesProcRoySoc,1949,A198(471).

2Yang Liming,A Note on the Quantum Rule of the Harmonic Oscillator,PhysRev,1951,84.

3Yang Liming,A Theorem on the Traces of Gammamatrix,PhilMag,1951,42.

4Yang Liming,Max Born,Nuclear Shell Structure and Nuclear Density,Nature(London),1951,166.

5Yang Liming,A Note on the General Theory of Nuclear ManyBody Problem,Science Record,1957,1.

6杨立铭,关于原子核内的多次散射理论,北京大学学报(自然科学),1958,3。

7Yang Liming,A New Treatment of Pairing Force in Nuclei,Scientia Sinica,1964,13.

8杨立铭、曾谨言,大变形核中对力对内部激发的影响,物理学报,1964,20。

9Yang Liming,Microscopic Investigation of the Interacting Boson Model,Progin Particles and Nuclei,1983,9.

10Yang Liming,DHLu and ZNZhou,Microscopic Investigation of IBM and IBFM,NuclPhys,1984,A421.

11Yang Liming,TSong and XHWang,Microscopic Treatment of Shape Cocxistence in EvenEven Nuclei and Related Extension of IBM,PhysLett,1986,B175.

12Yang Liming,ZNZhou and DHLu,Selfconsistent Structure of S and D Pairs,PhysRev,1989,C40.

13Yang Liming,TSong,Microscopic Investigation of Pair Excitation and Shape Coexistence in EvenEven Nuclei,PhysRev,1989,C40.

14Yang Liming,Microscopic Theory of Correlation and Collective State in Nuclei:ⅠLowlying Positive Parity Collective States in EvenEven Nuclei,Advances in Science of China,Physics,1989,3.