認認真真做學問 實實在在作貢獻——我所知道的戴元本先生_風聞

中國科學院院士、中國科學院理論物理研究所研究員戴元本先生，於2020年9月26日在北京逝世，享年92歲。戴先生是我國理論物理界公認的德高望重的科學家。他長期從事量子場論和粒子物理理論方面的研究，並在奇異位勢和非定域位勢的瑞奇極點理論、層子模型研究等方面取得一系列重要成果。1982年獲國家自然科學獎二等獎。先生科學求真的態度，精益求精的學風，顧全大局的胸懷，嚴謹謙虛的作風，獎掖後進的用心，樂觀曠達的性格，值得後輩欽佩和永遠懷念。我們以《物理》雜誌2008年發表的兩篇文章寄託對先生的深切哀思。先生千古！

撰文 | 朱重遠（中國科學院理論物理研究所）

來源：中國物理學會期刊網

並不平坦的求學之路

戴先生於1928年農曆6月15日（陽曆7月31日）誕生於南京，原籍湖南常德。父親是留學法國的法學博士，回國後擔任過中央大學法學院院長。這是一個有良好學習環境的家庭。但是，由於當時正是內憂外患、戰亂不斷的時代，尤其是日本的侵略，使得這一時代的學子，求學之路多不平坦，戴先生也是如此。他的中小學生活不得不隨着家庭遷徙而不斷變化，長沙、貴陽、昆明、路南、重慶、北碚，直到抗戰勝利才回到南京，其間先後就讀了五所中學。顛簸的生活，加上他青少年時期的體弱多病，使得他曾經多次休學，合計時間長達3年，但同時又跳級3次。

戴先生從小就喜歡讀書。在他的回憶求學之路的文章中，就提到他從小學二年級起就經常看報，有時他的父親坐在牀邊看報，他就站在他前面看報紙的另一面。休學也給了他更多的自己看書的時間。當時他最喜愛的是古典詩文和歷史。是什麼使戴先生選擇走上研究理論物理的道路的呢？在昆明時，他家曾與華羅庚先生家為鄰，但真正使他被理論物理吸引的，是高二時，他讀了一本由我國科學界老前輩任鴻雋先生寫的科普讀物，其中有一頁講到了廣義相對論。他對此非常感興趣，就去找高三的物理老師請他解答問題。老師告訴他，相對論很深奧，大學裏都很難找到教授開這門課，勸他不要花時間去鑽研這些問題，結果反而引起了他更強烈的好奇心，從此想學物理學。在從中央大學附中畢業後保送到中央大學學習時，他不顧家人的勸告，選擇了物理系，這時已是解放前夕。在讀了一年大學後，戴先生又休學了一年，等到1949年秋重返大學，已是改名為南京大學了。當時的南京大學，師資水平很高，有從國外回來的魏榮爵、徐躬耦等先生講授當時國內許多學校還無法開出的新物理課程，如量子力學等。但另一方面，當時政治學習和運動多，又提出“精簡學時”，四年級時又參加了“五反運動”工作組，所以，沒有學過相對論和電磁輻射理論，量子力學和統計力學也只上了一個多月。大學畢業時，他沒有能夠分配到像中國科學院或者南京大學這樣的單位，而是被分配到了南京工學院教普通物理。在南京工學院時，由於正是學習蘇聯，院系調整和教學改革之時，所以教學任務繁重，每週上課達20多個小時，日常時間只能用於認真完成教學工作。此時，正是他已建立的對物理真諦的追求，使他利用極寶貴的一點業餘時間以及寒暑假，全力去深入鑽研物理問題。他用假期認認真真地自學了相對論，電動力學，系統地補上了量子力學及統計力學等課程學習的不足，同時，學習了當時能找到的俄文版沙可洛夫著的“量子場論”一書，努力地補充上了從事高能物理理論研究所需的基礎的不足，同時學習了一些蘇聯出版的翻譯成俄文的高能物理新成果的重要論文集。他務求紮實和深入的學習態度終於造就了很紮實的功底。1956年，戴先生利用假期，寫了一篇用Bathe-Salpeter（以下簡寫為B-S）方程研究π-N散射的文章，受到了審稿人朱洪元先生的熱情鼓勵。這促進了戴先生下決心去考研究生。1957年，已經是講師的戴先生考上了中國科學院數學研究所理論物理研究室張宗燧先生的研究生，並於1958年4月到數學研究所，展開了新的歷程。

“雷傑極點”成果卓著

1958年時，國內高能物理理論研究隊伍，主要有分別以朱洪元（中國科學院原子能研究所），胡寧（北京大學），張宗燧（中國科學院數學研究所）先生為首的研究組。三位老一輩科學家雖然學術風格各異，但卻有着十分良好的合作，形成了一種良好的學術氛圍。戴先生來到數學研究所，就在這樣一個更適合作研究的環境中開始對粒子物理和場論前沿進行深入的探索。戴先生在上世紀60年代初期發表的文章中，既有與數學研究所同事的合作，也有與朱洪元、何祚庥、周光召等的合作，這從一個側面反映了這種氣氛。但是另一方面，當時國內的這支研究隊伍，人員並不穩定。許多有關研究人員去從事與國防相關的研究，還有許多人去蘇聯的杜布納研究所，戴先生沒有參加到那類工作之中，而是一直在數學研究所從事高能物理理論研究。他的經歷使他有很強的獨立工作能力。他工作於前沿，重視對熱點問題作深入的瞭解，但不人云亦云。他注重研究問題的物理意義，但不害怕去研究數學上較困難的課題，形成了自己的研究風格。這裏舉兩個例子。1961年，戴先生研究了中間玻色子模型中弱作用對輕子反常磁矩的輻射修正。這是一個需要有很好的數學處理能力的問題。戴先生巧妙地採用了將其中的二次發散變為Stueckelberg標量場的導數並由電磁規範不變性消去的方法，得到了修正項不發散的結果。當時，美國的布勞特斯基和蘇聯的捷爾多維奇也在研究這一問題，後者並在第9屆國際高能物理會議上報告了他的結果。由於他所用的方法不具有唯一性，從而得到的反常磁矩的表達式是發散的。這一研究顯然顯示了戴先生處理複雜問題的能力。

在1964年以前，戴先生所作的最重要的工作是關於“雷傑極點”的研究。1959年，在人們尋找處理有關強作用的方法的努力中，意大利學者雷傑發現了位勢散射振幅對角動量的解析性質，其“雷傑極點”決定了低能振幅在動量傳遞趨於無窮大時的漸近行為。對於這一行為是否在場論中也成立有着許多樂觀的猜測，這是當時高能物理理論研究中的熱點問題。直接的場論研究是十分困難的，戴先生想到由於場論中相互作用在一定範圍內可以用等效位勢描述，這種位勢一般説來是非定域的，且與能量有關，也可能是有硬排斥心的高奇異位勢，因此，研究高奇異位勢及非定域位勢的雷傑極點是很有意義的。戴先生認真仔細地對此進行了研究，得出了在高奇異位勢下由於雷傑極點的分佈不同而導致散射振幅高能漸近行為不同的結論，對於人們對雷傑行為的深入瞭解起了重要的作用。在1964年召開的北京科學討論會（在我的記憶中，這是新中國的第一次自然科學方面的大型國際會議）上，戴先生就此作了報告。作為我國高能物理理論學家在這次會上的代表性報告，受到了與會各國科學家的好評。

層子模型 貢獻突出

1965年9月到1966年6月，北京基本粒子理論組（來自中國科學院原子能研究所、數學研究所、北京大學和中國科學技術大學等單位）的39位同志開展了強子結構模型的層子模型的研究，並在北京科學討論會1966年暑期物理討論會上作了報告。層子模型的合作研究是我國高能物理理論研究中的一件大事。其間，朱洪元、胡寧、張宗燧先生等老一輩科學家的高水平討論、分析和爭論，何祚庥先生的活躍，北京大學年青同志對於當時粒子物理前沿發展的廣泛深入的瞭解和系統的介紹等等都給我留下了深刻的印象。在這裏，我想主要談談我跟隨戴先生參加這一合作時所見到的戴先生的重要貢獻。當時，戴先生與我們一起剛參加了從1964年下半年到1965年上半年為期一年的“四清”運動，回來後，立即投入了這一合作。戴先生參加了合作研究開始時原子能研究所朱洪元、何祚庥先生等的小範圍的討論。他獨立地用塔姆-唐可夫方法計算了一些重要的顯示強子結構的物理過程，與朱洪元先生等得到的結果相似。稍後，在當時困擾着大家的自洽的相對論協變的束縛態計算方法上，他最先把曼德爾斯塔姆的文章介紹給大家，並進而與北京大學和數學研究所其他同志一起為建立從場論出發的協變的系統的計算方法作出了重要貢獻。這一方法成為北京大學和數學研究所同志密切合作發表在北京大學學報上的十多篇論文的計算基礎。總之，層子模型的工作是我國高能物理理論工作者在強子結構研究的新階段開始的時候，抓住戰機作出的一份貢獻- 戴先生作為這次大合作的領軍人之一，作出了重要的貢獻。

規範理論 再顯身手

1966年中開始的“文化大革命”，使得已經出現了良好勢頭的我國高能物理理論研究工作完全停頓，而數學研究所更是屬於明令“停產鬧革命”的單位。直到1970年，才出現了恢復研究的機會。當時，原來屬於中國科學院革委會領導的相對論批判組實行了人員大改組，原組的所有院外人員（佔大多數）全部離開。在統一認識到相對論是相對真理，是科研問題的基礎上，該組決定邀請原來數學研究所及原子能研究所的部分研究人員加入，其中包括戴元本先生 接着該組又很快地變成了中國科學院物理研究所的十三室，成為一個研究單位。戴先生接受了邀請，在這動亂的時期，利用十三室相比而言相對寬鬆的環境，逐步恢復高能物理理論研究。開始，戴先生與組內同志一起，提出要進行相對論的科研，不能只限於光速不變原理或洛倫茲變換的實驗檢驗，而應當對於應用相對論最廣泛的領域，即粒子物理的前沿進行全面的調研，後來又組織了量子電動力學的新檢驗，強子弱作用和CP破壞，夸克模型，強子共振態的進展等一系列講座，為進一步開展研究作了準備。

在十三室階段，戴先生的一個十分重要的貢獻是推動我國規範理論的研究。當時，先是哥德伯格教授來華訪問時作了關於弱電統一理論的報告，以後楊振寧先生回國時多次作了關於規範場的報告。戴先生敏感地意識到了這是十分重要的進展，但國內高能理論物理界許多人還沒有認識到這一點。戴先生在十三室組織大家學習規範理論，自己認認真真地深入鑽研困難的非阿貝爾規範場論的量子化及重整化問題。後來，他在物理研究所大教室組織了國內第一次弱電統一規範理論的系統講座，並親自講規範場的量子化及重整化。當時與會的不僅有北京的，也有部分外地的同志。後來又撰寫了《相互作用的規範場論》一書，對於推動國內的規範理論研究起了重要作用。

從1974年到1975年，戴先生所作的關於非阿貝爾規範場論中費米子電磁形狀因子高能漸近行為的研究是這方面最早的開創性工作之一。戴先生認識到研究強子的電磁形狀因子對於瞭解強子中的層子（夸克）之間的強相互作用有重要的意義，因此係統地研究了多種類型的可重整化場論中費米子的形狀因子。他與合作者一起，先後對贗標或標量耦合理論、阿貝爾規範理論及非阿貝爾規範理論中費米子形狀因子的高能行為，進行了深入的研究 對於非阿貝爾規範理論，由於紅外發散，問題變得很複雜。為了正確地處理這一困難，他們採取了用微擾論逐階計算領頭項的辦法，先算了四階（二圈圖），後來算了六階（三圈圖）。這個計算十分複雜，由於積分參數很多，很容易出錯。他們發展了一些方法來避免遺漏或重複，最後得出了正確結果，指出了形狀因子是指數化的。當時國外有人報告了他們的與戴先生等的不同的計算結果。最後，戴先生等的計算被證明是正確的，得到了國際上的承認。

新時期 新貢獻

“文革”結束以後，對於我國理論物理事業和隊伍的恢復和發展，戴先生胸懷全局，勤勤懇懇地發揮了自己的作用，在作為籌備小組成員參加籌建理論物理研究所的過程中，他作為理論物理研究所第一、二、三屆開放所學術委員會主任，成功地貫徹了“開放、流動、聯合”的方針，並在理論物理重大項目的立項和組織工作中，作出了實實在在的貢獻。由於這些在其他文章中已經談到，這裏不再重複。我想在此提一下的是有關人才培養的幾件事。

“文革”剛結束時，戴先生認識到人才斷代的嚴重性和培養學生的迫切性。在第一批研究生招生時，報考戴先生的學生數目很多，水平不錯，戴先生也滿腔熱情地希望多帶一些，但當時還有一些行政阻力。後來，還是打報告經院裏批准，將這批學生招收了進來。對於人才識別和培養，戴先生的態度從來是滿腔熱情，絕不草率，任海滄就是一個例子。當時有人將他介紹給戴先生，説他是一位插隊知青，但在一位中學物理老師的指導下，執着地自學理論物理。戴先生認真地翻閲了任海滄所作的大量量子力學習題，並親自出題對他進行了直接測試，結果表明，他確實學懂了，便想方設法要吸收他。後來任海滄同時考上了北大的本科生及理論所的研究生。戴先生安排了他先去北大補上物理實驗再上研究生課的紮紮實實的培養計劃。後來戴先生又支持任海滄考上了李政道先生的研究生。

戴先生的科研在新時期取得了更進一步的成果他繼續更深入地從事強子結構的研究，他找到了當B-S方程相互作用核具有手徵對稱時夸克自能的許温格—戴遜方程與哥德斯通粒子的B-S方程解的普遍聯繫，給出了計算手徵自發對稱破缺的新方法，並用於計算π介子的物理性質。他又在對含一個重夸克的強子（包括高角動量態）的波函數的研究中，以B-S的協變形式討論1/M展開，得到了重夸克有效理論的結果，並用基於量子色動力學的位勢，計算了Isgur-Wise函數的斜率和強子B-S波函數的許多性質。戴先生的這些很有特色的工作，得到了同行的重視和大量引用。他與美國科學家合作的關於中微子振盪中CP/T破壞的研究，也產生了較大的影響。在1998年科技部信息研究所發佈的1997年中國科技論文統計結果中，戴先生的論文被引用篇數名列前茅，戴先生的科研成就的影響，由此也可見一斑。

戴先生在80歲高齡，仍然堅持在科研前沿，他的一篇解釋一個新發現的共振態質量比預期低的論文，在著名的EPJC雜誌上發表。他的這種老當益壯、孜孜不倦的精神令人敬佩。

半個多世紀中，戴先生以深厚紮實的數學和物理功力，廣博精深的理論物理造詣，嚴謹踏實的科學態度，執着的對粒子世界真諦的追求，認認真真做學問，取得了一系列成就。對於我國理論物理事業及理論物理隊伍的建設，戴先生以多種形式作出了實實在在的貢獻。戴先生以自己的風範，贏得了廣泛的尊敬。

本文經授權轉載自微信公眾號“中國物理學會期刊網”。本文選自《物理》2008年第5期。