施溫格是一位低調(diào)的天才物理學(xué)家，楊振寧曾評(píng)價(jià)他：“靦腆、博學(xué)、講精致而流暢的英語(yǔ)，施溫格是文化完美主義者的象征，一位十分內(nèi)向的高人?！?/strong>

施溫格并不像費(fèi)曼那樣聲名遠(yuǎn)播，而他們同為那個(gè)時(shí)代頂級(jí)的物理學(xué)家，作為量子電動(dòng)力學(xué)的奠基人，他們共同分享了1965年的諾貝爾獎(jiǎng)。施溫格還培養(yǎng)了大量?jī)?yōu)秀的學(xué)生，包括4位諾獎(jiǎng)得主。當(dāng)然，他也是頗具個(gè)性的——在晝伏夜出的日子里，給物理學(xué)一點(diǎn)“小小的精確”。

1948年1月，美國(guó)物理年會(huì)在哥倫比亞大學(xué)舉辦。一位身著正裝、頭發(fā)梳得整整齊齊的年輕人在會(huì)上做了一篇題為“量子電動(dòng)力學(xué)的最新進(jìn)展”的報(bào)告。

【資料圖】

顯然，聽(tīng)眾對(duì)如此精彩的學(xué)術(shù)報(bào)告只講一次的行為不是很認(rèn)同。在一片“One more time”的呼聲中，這位年輕人被要求換到物理系最大的教室，把剛才的內(nèi)容再講一遍。沒(méi)過(guò)多久，美國(guó)物理學(xué)會(huì)把這位年輕人安排到了哥倫比亞大學(xué)最大的禮堂。很多聽(tīng)眾慕名而來(lái)，把禮堂堵得水泄不通。在這種熱切的氛圍中，這位年輕人不得不把報(bào)告又講了一遍。

在這場(chǎng)物理學(xué)盛會(huì)上完成“帽子戲法”的年輕人就是量子電動(dòng)力學(xué)的奠基人之一——朱利安·施溫格。

一、神童與伯樂(lè)

1918年2月12日，朱利安·施溫格出生在紐約一個(gè)猶太裔家庭，父母是從波蘭移民到美國(guó)的服裝商人。朱利安有個(gè)年長(zhǎng)他7歲的哥哥——哈羅德，后來(lái)成為了一名律師。施溫格從小就對(duì)哥哥非常崇拜?；蛟S是朱利安性格和溫順、沉默寡言，熟悉兄弟倆的人普遍認(rèn)為哈羅德比朱利安聰明，即使后來(lái)他拿了諾貝爾獎(jiǎng)大家也沒(méi)改變這種看法。

1929年美國(guó)經(jīng)濟(jì)大蕭條對(duì)施溫格的家庭造成了巨大沖擊，原本富庶的家庭開(kāi)始走下坡路。有一次，年幼的朱利安因?yàn)闆](méi)錢乘坐公交車，在大街上嚎啕大哭，最后被好心人送回了家。

施溫格在很小的時(shí)候就展現(xiàn)了驚人的天賦。他連續(xù)跳級(jí)，1932年施溫格進(jìn)入湯森德·哈里斯公立高中學(xué)習(xí)。顯然，這所位于紐約皇后區(qū)的“人大附中”秉承了“不好好學(xué)習(xí)就去隔壁”的傳統(tǒng)：紐約市立學(xué)院對(duì)湯森德·哈里斯高中的畢業(yè)生照單全收，還提供全額獎(jiǎng)學(xué)金。就這樣，1934年高中畢業(yè)的施溫格進(jìn)入紐約市立學(xué)院。很快，他就發(fā)表了第一篇學(xué)術(shù)論文， 這一年施溫格17歲。

如果你把施溫格想象成傳統(tǒng)意義上的好學(xué)生，那可就大錯(cuò)特錯(cuò)了。事實(shí)上，進(jìn)入大學(xué)后的施溫格很快就開(kāi)始了晝夜顛倒的生活。施溫格幾乎從不去上課，學(xué)習(xí)成績(jī)不能說(shuō)是名列前茅吧，至少也是一塌糊涂。當(dāng)然，施溫格晚上不睡覺(jué)并不是打游戲或者去酒吧happy， 而是在研讀前沿的物理論文。很快，施溫格遇到了影響他一生的伯樂(lè)。

施溫格的哥哥哈羅德有個(gè)室友叫莫茨，當(dāng)時(shí)莫茨在哥倫比亞大學(xué)讀博，順便在紐約市立學(xué)院代課掙外快。莫茨后來(lái)成了一名天文學(xué)家。在哥哥的引薦下，莫茨認(rèn)識(shí)了施溫格，莫茨看到施溫格骨骼清奇，所以在哥大聽(tīng)學(xué)術(shù)報(bào)告時(shí)常常帶著施溫格。

有一次，拉比看到坐在最后一排沉默不語(yǔ)的施溫格，好奇地向莫茨打聽(tīng)，問(wèn)道：“這個(gè)坐后排老打瞌睡的小孩兒是你帶來(lái)的？”莫茨說(shuō)：“是啊，這孩子可是個(gè)人才?！保槺闾嵋痪?，大家對(duì)拉比可能比較陌生，但你一定聽(tīng)說(shuō)過(guò)醫(yī)院的核磁共振，其基本原理是拉比發(fā)現(xiàn)的。）

一次偶然，拉比在走廊里跟別人爭(zhēng)論起愛(ài)因斯坦剛剛發(fā)表的EPR佯繆問(wèn)題，幾個(gè)人發(fā)現(xiàn)其中一個(gè)物理量怎么也算不對(duì)。恰好路過(guò)的施溫格停了下來(lái)，聽(tīng)了一會(huì)兒，對(duì)拉比說(shuō)道：“這個(gè)簡(jiǎn)單，用量子力學(xué)的完備性就能搞定?！睅讉€(gè)人按照施溫格的指引算出了正確的結(jié)果?；垩圩R(shí)珠的拉比馬上意識(shí)到施溫格是個(gè)難得的人才，愛(ài)才如命的他下定決心把施溫格從市立學(xué)院轉(zhuǎn)到哥倫比亞大學(xué)。可轉(zhuǎn)學(xué)的時(shí)候，拉比遇到了麻煩。

拉比遇到的麻煩很簡(jiǎn)單——施溫格的成績(jī)單實(shí)在是太爛了，市立學(xué)院的人倒是同意放人，但哥倫比亞大學(xué)不想收。拉比不得不去跑去跟哥大招生辦argue， 他對(duì)招生辦的人一頓輸出，想讓招生辦把施溫格當(dāng)棒球特長(zhǎng)生招進(jìn)來(lái)，結(jié)果沒(méi)有奏效。

情急之下，拉比帶著施溫格找到了當(dāng)時(shí)正在哥倫比亞大學(xué)訪問(wèn)的漢斯·貝特，并給他看了施溫格未發(fā)表的文章。很快貝特為施溫格寫了一封很長(zhǎng)的推薦信，推薦信的末尾，貝特預(yù)言施溫格未來(lái)將會(huì)成為一名出色的物理學(xué)家。憑借貝特在物理學(xué)界的名聲和威望，施溫格獲得了轉(zhuǎn)學(xué)的機(jī)會(huì)并拿到了獎(jiǎng)學(xué)金。

二、哥大歲月

就這樣，1935年9月，施溫格開(kāi)始了他在哥大求學(xué)的生涯。拉比給施溫格約法三章，讓他好好學(xué)習(xí)，不再逃課，爭(zhēng)取做個(gè)“三好學(xué)生”。剛開(kāi)始幾個(gè)星期，施溫格乖乖聽(tīng)話?？蓻](méi)過(guò)多久，施溫格把拉比給的忠告忘到九霄云外，重新回到原來(lái)的生物鐘去了。

施溫格討厭那些實(shí)驗(yàn)物理學(xué)和一些無(wú)關(guān)緊要的課程，認(rèn)為它們都是阻礙他學(xué)物理的無(wú)聊玩意。為了更好地逃課，施溫格索性把起床的時(shí)間一推再推，一直等到所有課程都結(jié)束后的下午6點(diǎn)再起床。

施溫格本科畢業(yè)的時(shí)候，拉比力薦他拿Phi Beta Kappa獎(jiǎng)，遭到了大家的反對(duì)，原因還是他那慘不忍睹的成績(jī)單。就在拉比舌戰(zhàn)群儒的時(shí)候，系主任用一句話停止了大家的爭(zhēng)論：“在座的諸位這兩年哪個(gè)人paper發(fā)得比施溫格多？”最后大家同意把獎(jiǎng)給施溫格。

在進(jìn)入哥倫比亞大學(xué)2~3年后，施溫格提交了博士學(xué)位的答辯申請(qǐng)，但遭到學(xué)校拒絕。與很多博士生因?yàn)槲恼聰?shù)量不夠或質(zhì)量不達(dá)截然不同的是，此時(shí)施溫格已經(jīng)發(fā)表了10多篇學(xué)術(shù)論文，而且早早就把博士論文寫完了。學(xué)校拒絕施溫格博士學(xué)位的理由是學(xué)分沒(méi)修滿。事實(shí)上，施溫格在哥大期間從開(kāi)始的逃課發(fā)展到了索性不去參加期末考試了。施溫格的困境傳到了烏倫貝克耳朵里。

烏倫貝克是電子自旋概念的提出者之一，1938年他受邀從荷蘭來(lái)到美國(guó)紐約，在哥大當(dāng)客座教授，期間教統(tǒng)計(jì)力學(xué)。施溫格選修了這門課，照例一次課都沒(méi)去過(guò)。烏倫貝克欣賞施溫格的才華，在他得知施溫格拿不到博士學(xué)位后，主動(dòng)找到拉比，對(duì)他說(shuō)：“反正我也教課，直接給施溫格一個(gè)A算了，這樣他就能拿到學(xué)分了?！?/p>

拉比愛(ài)才不假，但他也很堅(jiān)守原則，并沒(méi)有同意烏倫貝克的提議。他對(duì)烏倫貝克說(shuō)：“請(qǐng)給他單獨(dú)準(zhǔn)備一次口試，題目出最難的，他都能做出來(lái)?！笨谠嚂r(shí)間最初定在上午8點(diǎn)，因?yàn)槭馗衿鸩粊?lái)床而推遲到了10點(diǎn)鐘?？谠嚱Y(jié)束后，烏倫貝克大為驚嘆——施溫格不僅做出了所有的題目，而且和烏倫貝克用的方法一模一樣，仿佛施溫格從未缺席過(guò)課程。

當(dāng)然，不是所有的老師都像烏倫貝克一樣欣賞施溫格的才華。有位作維克多·拉莫爾的化學(xué)家，上課和考試全都用一套自己發(fā)明的符號(hào)體系，從來(lái)沒(méi)去上過(guò)課的施溫格吃了大虧，成績(jī)被給了一個(gè)F。

1948年施溫格在美國(guó)物理年會(huì)上一戰(zhàn)成名后，拉比和同事一起走路時(shí)遇到了拉莫爾，拉比故意對(duì)同事說(shuō)：“有個(gè)人真是了不起，同一個(gè)報(bào)告被要求做了三次?！弊詈笠美獱柦淌趩?wèn)了一句，“這人是誰(shuí)啊？” 拉比抓住機(jī)會(huì)，立馬說(shuō)到：“嗷，這人你認(rèn)識(shí)，叫施溫格，就是你給他F的那個(gè)學(xué)生。”

也許是對(duì)于呆板學(xué)分制度的厭惡，施溫格在回憶自己這段哥大歲月時(shí)，說(shuō)他在哥大幾乎什么都沒(méi)學(xué)到，自己進(jìn)哥大前就已經(jīng)掌握了足夠的知識(shí)。

1939年，施溫格以題為“On the magnetic scattering of neutrons”的論文通過(guò)答辯，獲得了博士學(xué)位，時(shí)年21歲。毫無(wú)疑問(wèn)，施溫格的博士導(dǎo)師是拉比。

三、和平主義者

博士畢業(yè)后，施溫格去到加州大學(xué)伯克利分校，跟隨奧本海默做研究。1941年，施溫格加入普渡大學(xué)。

隨著美國(guó)1941年底被卷入二戰(zhàn)，美國(guó)人民的生活都或多或少受到了影響，施溫格也不例外。從施溫格博士論文題目不難看出，施溫格在哥大時(shí)的研究主要集中在核物理方向。1941年到1945年的美國(guó)，基本上跟物理學(xué)沾邊兒的人都被拉到洛斯阿拉莫斯搞原子彈了，施溫格這樣專業(yè)對(duì)口的人本應(yīng)該參與其中的。

但當(dāng)施溫格得知曼哈頓計(jì)劃是在“制作一種破壞性武器”時(shí)，愛(ài)好和平的他決定去麻省理工學(xué)院輻射實(shí)驗(yàn)室研究雷達(dá)。畢竟，雷達(dá)是防御性技術(shù)，這樣對(duì)和平主義者施溫格算是內(nèi)心的一種慰藉?？峙率馗褡约阂矝](méi)想到的是，正是這一選擇改變了他的一生——他在雷達(dá)實(shí)驗(yàn)室工作期間為了計(jì)算復(fù)雜天線系統(tǒng)而發(fā)展起來(lái)的數(shù)學(xué)方法，在量子電動(dòng)力學(xué)的重整化中起到了很大作用。

在MIT輻射實(shí)驗(yàn)室期間，施溫格憑借其扎實(shí)的數(shù)理功底成為了理論組的leader。可leader歸leader， 絲毫沒(méi)有改變施溫格晝伏夜出的習(xí)慣。他仍舊下午6點(diǎn)鐘起床，吃晚飯的時(shí)候和同事討論一些問(wèn)題，然后一個(gè)人去實(shí)驗(yàn)室里工作，而白天同事來(lái)到實(shí)驗(yàn)室他回家睡覺(jué)。

由于極少能碰到他，想請(qǐng)教他問(wèn)題的同事只能通過(guò)“留紙條”的方式——他們把問(wèn)題寫在便簽紙上并留在施溫格的座位上，提問(wèn)的同事總能在第二天的早上收到滿意的答案。

相傳有一次，有個(gè)年輕人留了張紙條上，問(wèn)了一個(gè)關(guān)于貝塞爾函數(shù)性質(zhì)的問(wèn)題。幾天后，他在工位上收到了來(lái)自施溫格的回答——一篇長(zhǎng)達(dá)40多頁(yè)的算稿。年輕人很郁悶，但還是一點(diǎn)兒一點(diǎn)兒啃下去，結(jié)果啃到一半，發(fā)現(xiàn)有一處自己計(jì)算的結(jié)果和施溫格寫的不一樣。施溫格的數(shù)學(xué)是出了名的好，年輕人認(rèn)為是自己算錯(cuò)了。

這樣又算了一星期后，年輕人的結(jié)果和算稿上的結(jié)果還是對(duì)不上。后來(lái)，年輕人鼓起勇氣找到施溫格，施溫格看后發(fā)現(xiàn)是自己寫錯(cuò)了。他吐了吐舌頭，不好意思地說(shuō)道：“這段是抄了某某書上的，看來(lái)書也不可信啊，早知道我就自己推了?！?/p>

為了讓施溫格能更多地跟同事交流，輻射實(shí)驗(yàn)室的主任規(guī)定每周舉行一次seminar，時(shí)間定在下午4：30。施溫格為了趕上seminar不得不早起兩個(gè)小時(shí)，每周4：30大家就會(huì)看見(jiàn)氣喘吁吁的施溫格跑進(jìn)會(huì)議室，也算是雷達(dá)實(shí)驗(yàn)室特有的一道風(fēng)景了。

二戰(zhàn)結(jié)束后，1945年，施溫格沒(méi)有選擇回到普渡大學(xué)。他來(lái)到哈佛大學(xué)，開(kāi)始又一段研究生涯。施溫格去哈佛謀取教職，據(jù)說(shuō)是和當(dāng)初給他寫推薦信的漢斯·貝特競(jìng)爭(zhēng)，最后施溫格勝出。不知道當(dāng)時(shí)貝特作何感想。

四、QED敲門人

1947年6月，一幫西裝革履的人聚集到紐約長(zhǎng)島東端一個(gè)叫謝爾特島的小鎮(zhèn)上，打破了這里久違的寧?kù)o。由于來(lái)的人大多數(shù)參加過(guò)曼哈頓計(jì)劃，因此小鎮(zhèn)的居民都在傳言美國(guó)軍方又要整大活兒了。

實(shí)際情況是他們來(lái)到這里準(zhǔn)備召開(kāi)一場(chǎng)討論量子力學(xué)基礎(chǔ)問(wèn)題的會(huì)議，和武器制造沒(méi)有關(guān)系。施溫格詼諧地評(píng)價(jià)這次會(huì)議：“這是五年來(lái)，物理學(xué)家第一次可以在沒(méi)有監(jiān)視的情況下自由地討論問(wèn)題?！?/p>

從量子力學(xué)發(fā)展史上，謝爾特島會(huì)議的地位不亞于知名度極大的索維爾會(huì)議，這場(chǎng)會(huì)議直接導(dǎo)致了量子電動(dòng)力學(xué)的產(chǎn)生。

具體說(shuō)來(lái)，在這次會(huì)議上有兩項(xiàng)重要的實(shí)驗(yàn)結(jié)果被理論物理學(xué)家關(guān)注并重視。第一個(gè)是蘭姆匯報(bào)了實(shí)驗(yàn)上一項(xiàng)重要發(fā)現(xiàn)：氫原子的2S_1/2和2P_1/2存在著4.372*10^-6eV的能量差。根據(jù)狄拉克的理論，這兩條能級(jí)是嚴(yán)格簡(jiǎn)并的。第二個(gè)是拉比報(bào)告了實(shí)驗(yàn)上新發(fā)現(xiàn)的電子磁矩，其朗德g因子為2.0011597，但狄拉克理論表明電子磁矩對(duì)應(yīng)的朗德g因子精確等于2，這一現(xiàn)象后來(lái)被稱為電子的反常磁矩。

會(huì)議結(jié)束后，施溫格并沒(méi)有著手研究，而是先去度了3個(gè)月的蜜月。蜜月結(jié)束后，施溫格投入漫長(zhǎng)且復(fù)雜的計(jì)算中，利用重新定義電荷和質(zhì)量的方式得到了蘭姆位移和電子的反常磁矩的結(jié)果，并且和實(shí)驗(yàn)高度吻合。

以現(xiàn)代場(chǎng)論觀點(diǎn)看，施溫格的計(jì)算本質(zhì)對(duì)應(yīng)到費(fèi)曼圖中的一圈圖。時(shí)至今日，一圈圖的計(jì)算幾乎成為了高能物理研究生學(xué)習(xí)量子場(chǎng)論時(shí)的必修課。施溫格沒(méi)有費(fèi)曼圖，他靠微擾論展開(kāi)一項(xiàng)一項(xiàng)算完了所有的項(xiàng)，人們驚嘆于施溫格的計(jì)算能力——這么長(zhǎng)的計(jì)算居然沒(méi)有一處錯(cuò)誤。

另一個(gè)不爭(zhēng)的事實(shí)是：施溫格的方法才是物理界的正統(tǒng)思想，盡管那時(shí)候費(fèi)曼已經(jīng)發(fā)表了費(fèi)曼圖的技術(shù)，當(dāng)時(shí)的人們完全沒(méi)法接受這些看上去更像是為了猜出問(wèn)題答案而畫出的涂鴉，甚至連費(fèi)曼本人都沒(méi)有辦法解釋清楚費(fèi)曼圖計(jì)算規(guī)則的根源。

這種尷尬的局面直到1948年10月被打破：戴森完成了“ The Radiation Theories of Tomonaga, Schwinger, and Feynman”，證明了施溫格、朝永振一郎和費(fèi)曼三者理論的等價(jià)性，人們才開(kāi)始逐漸接受奇形怪狀的費(fèi)曼圖。

1965年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)授予施溫格、理查德·費(fèi)曼和日本物理學(xué)家朝永振一郎，以表彰三人對(duì)量子電動(dòng)力學(xué)中的基礎(chǔ)性貢獻(xiàn)。

公正地說(shuō)，施溫格的諾獎(jiǎng)是板上釘釘?shù)氖?，費(fèi)曼和朝永振一郎能拿到諾獎(jiǎng)?wù)娴囊兄x戴森。后代的物理學(xué)家同樣要感謝戴森，如果沒(méi)有費(fèi)曼圖，場(chǎng)論的書至少比現(xiàn)在厚三倍。

施溫格本人發(fā)表的文章從來(lái)不用費(fèi)曼圖，而且他在課題組內(nèi)也不允許自己的學(xué)生使用費(fèi)曼圖，但他的學(xué)生曾發(fā)現(xiàn)施溫格私下偷偷用費(fèi)曼圖。

毫不夸張地說(shuō)，施溫格是40~50年代歐美物理學(xué)研究的中心人物?？v觀施溫格一生，他總共指導(dǎo)了70多名博士生，其中4人后來(lái)獲得了諾貝爾獎(jiǎng)，包括三位物理學(xué)獎(jiǎng)得主和一位化學(xué)獎(jiǎng)得主。分別是：格勞伯、莫特森、格拉肖和科恩。

五、非主流物理學(xué)家

在量子電動(dòng)力學(xué)上獲得極大成功后，施溫格萌生了重新書寫QED理論的想法，這就是所謂的Source theory，施溫格的這一想法最終沒(méi)能成型。

1972年，施溫格從哈佛辭職，轉(zhuǎn)向加州大學(xué)洛杉磯分校任教。從哈佛離開(kāi)后的施溫格的研究開(kāi)始越來(lái)越遠(yuǎn)離主流物理學(xué)界。

1989年，施溫格開(kāi)始著迷于冷核聚變，他一口氣寫了8篇文章來(lái)論述自己在冷核聚變的研究，結(jié)果文章被拒絕發(fā)表。審稿人在拒信中生硬地寫道，“沒(méi)有一個(gè)核物理學(xué)家會(huì)相信論文中提到的效應(yīng)”，施溫格直接回懟道，“我就是核物理學(xué)家！”

充滿侮辱性的拒信讓施溫格認(rèn)為學(xué)術(shù)自由的風(fēng)氣已經(jīng)不在了，一怒之下他退出美國(guó)物理學(xué)會(huì)。

1994年7月16日，施溫格因胰腺癌在洛杉磯與世長(zhǎng)辭，享年76歲。他的墓碑上鐫刻著α/2π，這個(gè)公式對(duì)應(yīng)著電子反常磁矩，標(biāo)志著埋葬在這里的人第一個(gè)給出了如此精確的計(jì)算結(jié)果。

對(duì)于一生鐘愛(ài)數(shù)學(xué)的施溫格，這樣簡(jiǎn)潔的墓志銘或許就是最好的人生腳注吧。