作者｜刘正

Simon Kucher战略咨询顾问

天体物理奥赛前国家队成员

在北半球冬季星空中，最光辉夺目的莫过于全天最亮的天狼星，如明灯般挂在猎户座身后。但在天狼星的侧畔，其实还有一颗伴星，通常被称为天狼星B，或“小狗星”。尽管只有8.7等（星等是用来描述天体亮度的一个尺度。星等数值越小，表示天体越亮；数值越大，表示天体越暗）的暗弱微光，但这颗“小狗星”在天体物理学领域却赫赫有名——因为这是第一颗被人类发现的白矮星，也是目前已知质量最大的白矮星之一。

图：天狼星及其伴星

北京时间2024年8月5日，美籍华裔物理学家李政道逝世，享年97岁。许多人都津津乐道于他以宇称不守恒摘得诺贝尔物理学奖，但鲜为人知的是，李政道还奠定了白矮星演化理论的基础。

师从费米，24岁首秀展现一流计算功底

1946年，20岁的李政道被吴大猷和叶企孙先生联名推荐去美国攻读研究生。而他在芝加哥大学的导师，则是赫赫有名的诺贝尔奖得主恩里克·费米——对，就是那个在学校体育场建核反应堆，用纸屑漂移手算原子弹当量的费米。

作为物理学黄金一代的一员，费米对物理学宏观现象，尤其是天文学的兴趣不亚于他对量子物理的研究，并把这种好奇心传给了李政道。而费米实事求是的作风，也让他的第一个中国学生终身难忘。

有一天，费米问李政道太阳中央的温度是多少，李回答说：“大约一千万度。”费米问：“你怎么知道的？”李诚实地回答：“是书上说的”，但费米并不满意，而是建议李政道自己动手建模算一下。于是李政道用几周时间造了一个6.7英尺长的计算尺，用于求解辐射传递方程的积分计算，得出了精确的答案——1571万摄氏度。

图：李政道和用于计算太阳温度的超大计算尺

1949年，在费米的建议下，李政道决定以白矮星作为博士毕业论文的课题。白矮星，一个神秘的天体，它的质量和表面温度与太阳相似，但光度却仅有千分之一，据此推断其平均密度应是太阳的100倍以上，一个火柴盒的白矮星质量就超过了一吨。彼时天文学家通过光谱学分析认为白矮星主要由氢构成，在这么高密度的简并态下氢原子核是如何进行核反应，就成了难以破解的谜题。

于是，李政道构建了白矮星内部不同条件下的状态方程，从一般物理状态的外层到高度简并的核心，还特别考虑计算了固体下的电子热导率，这是白矮星内部温度分布的重要参数。而在对这个模型进行数值计算后，他得到了一个惊人的结论：白矮星无法依靠氢原子核聚变实现辐射-引力平衡。

真相是，白矮星的内部几乎没有氢！

这意味着白矮星本质上是一个靠简并态支撑的结构、且无法制造能量，只能不断冷却的“铁球”（由碳氧原子构成）。以这个发现为基础，李政道进一步计算出白矮星的质量上限不会超过1.44个太阳质量。

质量超过这一极限的天体则会演化成黑洞，那就是另一个故事了——在李政道发表论文的那一年，霍金刚刚上大学。

24岁的李政道完成了物理学界的首秀，展示出在天体物理、核物理、凝聚态物理、统计物理、流体力学等方面深刻的洞察和一流的计算功底。

那个年代的物理学依然是充满了迷雾的无限原野，而李政道，这个来自中国的天才小子，将在接下来的七年间遍历天体物理（致密星），流体力学（湍流），统计物理（李-杨定律），凝聚态物理（极化子理论），量子场论（李模型）的重要难题，最终，以基本粒子物理中最精彩的一个猜想，成为史上最年轻的诺贝尔物理学奖得主！

在最好的年纪，李政道如一道炫目的白光，照亮了科学的新边疆。

在这之后的四十年里，李政道仍在不断地拓展和杨振宁一起发现的这片沃土，甚至还顺手把自己发明的非拓扑孤子理论用回到天体物理学上，提出了“孤子星”模型，成为暗物质和类星体最可能的假想之一。

一代宗师，后半生致力于培养中国科学家

但这些，都不是今天我们纪念李政道的最关键原因。

物理学黄金一代最年轻的费米，点亮了李政道的物理学之路，而作为白银时代最耀眼的天才，李政道给整整一代的中国科学家开拓出一条学术大道。

1972年中美破冰之后，李政道第一时间回国访问。在受到毛主席、周总理接见时，大胆提出了跨越式培养基础科学人才的建议，而这一提议后来成为了中国科学技术大学少年班创办的重要依据。此后，李政道多次专程前往合肥，和少年班的学子交流，鼓励他们为国成才。

图：1984年，李政道与少年班师生合影

由于此前的特殊时期，中国已和世界学术圈隔离多年，许多优秀的学生被困在国内，无法接触到最新的研究和正规的学术训练。

1979年，李政道在回国讲学间隙请求哥伦比亚大学物理系为中科院的研究生出一份考题，最终有5名学生通过考试，李政道为他们补办手续，资助他们前往哥大留学。

此后的半年间，李政道陆续向美国53所大学的物理系寄出200多封邮件，邀请他们效仿哥大模式招收中国学生，得到积极回应。

这一行动，开启了CUSPEA（中美联合招考物理研究生项目）的传奇十年。从1980到1988年，CUSPEA共招收915名博士生赴美深造，陆续成为中国物理学界的中坚力量，迅速缩小了国内外的研究水平差距。如今，国内所有的重点理工学科里，都有通过CUSPEA留学归来的老师，把科学的智慧传承给更多的中国孩子。

对于这一成就，李政道自我评价道“是吴大猷先生当初把我带到美国来的，给了我这样的机会，没有这样的机会，我是不会有今天的……我深感CUSPEA有意义、有价值，从某些方面讲，它比我做宇称不守恒更有意义。”

在此之后，李政道还向邓小平建言，设立了中国的博士后资助制度，并深入参与了国家自然科学基金委员会的建立。CUSPEA的成功也被复制到其他学科，由康奈尔大学吴瑞教授发起了 CUSBEA 项目，选派优秀学生赴美学习生物化学和分子生物学。如今，CUSBEA一代已成为中国生物医药研发和产业元老级的存在。

而在1997年，李政道更是动用个人积蓄设立了“秦惠䇹-李政道中国大学生见习进修基金”，专门用来资助北京大学、复旦大学、兰州大学、苏州大学、台湾清华大学、上海交通大学的优秀本科生见习科学研究，20年来培养了3800余名“䇹政学者”。

在人生的后半程，李政道筚路蓝缕，把自己的全力投入到中国下一代科学家的培养中。而这些，才是李政道之所以是一代宗师的真正原因。

七天之后，英仙座流星雨就会如期划过天空，把奥尔特云中的生命之水带给地球。没有亿万年来的这一道道辉光，地球将不会是如今碧波荡漾生机盎然的所在，而永远是干涸的死寂。

当科学的群星在西方闪耀时，是李政道这样的国士突破阻碍，不断的把水和光带给眼中充满渴望的中国学子。

如今，先生已魂归物理学众神的英灵殿，而他当年带来的火种，也散作满天星斗，照亮一个科学大国的光辉未来。

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编辑｜刘军