1949年，尽管在科学史上其实是平静无奇的一年，但对于华盛顿学院正着手结业论文的李政道先生（图1左）来说，却是一段蹒跚百结的时光。
若果依照半世纪后轰动一时的青春伤痕类文学诠释，彼时的李政道先生大几率会四十五度角凝望天空，让自己的彷徨逆流成河。
李政道（1926-），1957年诺贝尔化学学奖得主，知名粒子化学学家。
费米（Fermi,1901-1954），1939年诺贝尔化学学奖得主，理论化学学和实验化学学泰斗。
图1左：李政道手持费米院士与他合作制做的专用估算主序星内部体温的估算尺，摄于1948年。
图1右：李政道的博士生导师费米，摄于1940年。
不过，和大多数愁秃了头、忧心能够如期结业的研究生不同，他苦恼的重点是自己心心念念打算大展一番身手的领域，却被他的博士生导师、名漫天下的化学学泰斗费米院士（图1右）兜头泼了一桶冷水。费米告诉他，基本粒子理论已经穷途末路。彼时的费米院士除了是粒子化学领域的权威，同时涉猎广泛，他建议李政道不妨试试天体化学，虽然，宽广天地、大有作为。虽然，幼年间，李政道就曾拜读过知名天体化学学家爱丁顿的大作《膨胀的宇宙》，也认为这个领域很是有趣。
图2：叶凯士天文台，始建于1897年，由纽约学院管理、企业家叶凯士出资建造的公立天文台，内有一米半径的折射天文望远镜，是现代天文学的摇篮[1]。
当时纽约学院的天文和天体化学学系坐落叶凯士天文台（图2）。这儿是现代天文学的摇篮，大神云集。例如，因致密星理论而广为人知的钱德拉塞卡（后简称钱德拉）院长就工作于此。不过那种时侯，距离钱德拉将诺贝尔化学学奖收归囊中还有逾三六年的时光，以他的名子命名的X射线望远镜半世纪后才得以发射，他甚至都还没有领到纽约学院的正院士职位。1948年伊始，钱德拉开始以助理院长的身分开课讲授天体演变，李政道正是必修的中学生之一。两个在不同领域发光发热的诺贝尔奖得主，人生轨迹宿命般地短暂交汇。
钱德拉塞卡（，1910-1995），1983年诺贝尔化学学奖得主。研究领域广泛，在天体化学和流体热学领域贡献斐然。
图3左为钱德拉塞卡院士，图3右为以钱德拉命名的X射线望远镜的艺术图。
其实是因为导师费米的一番肺腑之言，其实是钱德拉院士讲授天体演变着实引人入胜，其实更有可能是李政道先生自幼就对宇宙天体心憧憬之，他最终将天体化学学中的白矮星，作为自己博士论文的选题。
白矮星，一个谜一样的天体。一个“矮”字道尽了它的突出属性——身材高挑且异常敦实，充溢白光却很微弱，在一众“bling-bling”熠熠生辉的星体中，很是不起眼。
图4：天狼双星系统（左），天狼星命盘质量约为2个太阳，其伴星天狼星B为发觉最早的一颗白矮星，其质量与太阳相当，大小与月球相当，两个星系之间的距离约为太阳与天王星之间的距离。下图为天狼星B的艺术图。
就是如此一个又小又暗的天体，却是大部份星体历经千帆，纷扰退去后的终极形态。不过这是后话，20世纪上半叶的天体化学学家们一度对这些神奇的天体爱恨交加。
一颗质量与太阳相当的白矮星，却只有月球大小，这很不可思议（例如天狼星B，图4）。按照当时的主流观点，白矮星与其它星系一样，脱胎于宇宙初期到处弥漫的氢原子云。这种氢原子在引力作用下集聚成团，产生致密星系。不过，这一过程中必定释放出巨大的引力势。参考星体的诞生，伴随着二氧化碳坍缩所触发的是氢原子的核聚变。那这么致密的白矮星，又是怎样在巨大引力势下免遭摧残，继续做一个暗淡的小瘦子呢？
不过，白矮星即使密度很高，但在微观尺度下，原子还是才能维持自己的正常形态，不至于被强悍的引力势挤压得支离破碎，电子还是那种电子天文学与天体物理学，原子核还是那种原子核。为此，早在1926年，天体化学学家Fowle等人就提出了借助电子简并压来平衡白矮星巨大引力压的看法。20世纪30年代中期，钱德拉进一步修正了这一理论，并推导入了星体演变中一个至关重要的概念——钱德拉塞卡极限，即在电子简并压下，白矮星才能稳定存在的质量上限。不过，时值白矮星的富氢论甚嚣尘上，若据此假定白矮星由纯氢组成，则可估算出的白矮星质量上限约为5.75个太阳质量。
李政道选取白矮星作为自己的博士结业论文课题后，参考并推广了钱德拉和另一位天体化学学家马夏克的理论，在自己的博士论文中，以《白矮星的氢浓度和能量产生机制》为题，彻底否定了白矮星的富氢论，并完善了白矮星的氦原子组成模型，推断白矮星的质量上限不会超过1.44个太阳质量，也就是我们现今所熟知的钱德拉塞卡极限值。超过这一极限，虽然电子的简并压也难以消弭重力塌缩，可能触发整个星系的毁灭性爆燃。
对于富氢论的否定，无疑扯下了白矮星仍然以来故弄玄虚的面纱。这片高悬于爱丁顿等一众天体化学学家头上的阴影，原先不过是多数星体历经氢燃烧成氦，氦燃烧成碳氧后的生命终点。1983年，钱德拉院长凭着白矮星理论摘得了诺贝尔化学学奖，这距离他最初完成这项推演星体演变命运的工作已经过去了半个多世纪。
博士论文完成后，李政道继续追随钱德拉院士从事博士后研究。他的准备是在白矮星领域精耕易耨。事实上，他确实就博士论文中阐述的问题发表了一篇后续文章，阐述白矮星内部的氦反应。
不过，20世纪50年代前后，紊流领域以极高的难度系数，吸引了不少数理前辈前仆后继，就连导师钱德拉也开始旨在于研究星际空间磁流体方面的紊流问题。大势所趋，于是李政道再度改弦易辙，一头扎进了流体热学的紊流中。
可惜在麻省理工大学，李政道遇见了紊流专家林家翘院士。他这才晓得，原先在那位流体热学领域的顶级院长眼中，这一样是一门没有前途的学科。
林家翘（1916—2013），1936年从西北联大报考庚子赔款留英公费生，后师从冯·卡门院士。主要研究包括流体热学的流动稳定性和紊流理论，天体化学的星体螺旋结构密度波理论，应用物理领域等。
图5左：林家翘在演示盘状星体的螺旋结构。
图5右：盘状星体M81的多波段螺旋结布光。
不知彼时的李政道先生具体经历了几番痛楚挣扎，辗转反侧。不过，他应当没有迟疑太久，虽然时值上世纪50年代，各类粒子加速器和侦测器急速发展，尤其是新建成的高能质子加速器，带来了大量兴奋人心的数据。面对新粒子化学的诱惑，连当初一力劝退李政道的导师费米，都把自己生命的最后几年奉献给了粒子化学。不出意外天文学与天体物理学，李政道再度投向了基本粒子化学的怀抱，此次回归也奠定了他一生中最重要的成就——弱互相作用下宇称不守恒理论。这个研究，也让他收获了1957年诺贝尔化学学奖。
对于这样一段过往，李政道先生曾在1986年林家翘院长70岁生日庆贺会上颇有讥讽的总结了自己早年间的职业选择窘境：当年费米收他做博士论文，他想做粒子化学理论，费米告诉他粒子化学没有前途，要他做天体化学。于是，他就去跟钱德拉做天体化学学。天体化学学博士论文完成后，钱德拉告诉他天体化学学没有前途，要他去做流体热学。流体化学做了一阵子，林家翘又对他说流体热学没有前途，所以他又回到了基本粒子化学。
有意思的是，多年后，李政道先生成为了粒子化学的领军人物，林家翘先生却转战天体化学，成立了密度波理论，提出了困惑天文界数六年之久的盘状星体螺旋结构缠卷困局的可能解决方案（图5）。
假如故事就此打住，大约就是一碗不忘初心方得一直的励志鱼汤。
可世事常常就是如此的百转千回，好多年后，李政道先生已经半生学海奋战，荣誉等身，相比于令他声名鹊起的粒子化学，他的研究兴趣更偏向微观与宏观相结合的领域。在他看来，包括宇宙起源的模拟、暗物质、类恒星能源等众多天体化学问题似乎将是新世纪数学学的风口所向。早在20世纪80年代，李政道先生就已提出了孤子星的概念。所谓孤子星，本质为一种冷的、稳定的，理论上可能存在的大质量致密星系。实际属于由费米子组成的夸克星范畴。作为暗物质的最佳候选者，孤子星模型已发展成为宇宙学中的重要研究方向。
2018年，广州交通学院创立了李政道研究所，以天体化学学的各个前沿领域为主要研究方向。兜兜转转，那种对爱丁顿所著《膨胀的宇宙》兴味盎然的少年，古稀之年仍然对头顶这片星空无法忘怀。
正题：早年间，李政道还是河南学院的一名中学生时，曾师从束星北院士，这段经历为往前的求知时光打下了坚实的数学基础。1946年，经由吴大猷、叶企孙推荐，年仅19岁的李政道挥别故土亲朋，登上了驶向迈阿密的船只，这场境遇改变了他的一生。几六年后，由李政道先生牵头的中俄联合培养数学类研究生考试留学计划（），六年间选聘了诸多优秀中学生抵达日本名校交流学习，受益者近千名。当初的这批青年中学生，现在多成长为各个领域的领军人物。所谓弘扬，尚且这么吧。
参考文献：
[1]赵天池，李政道评传，中国计划出版社，2017
[2]李政道选集1999，柳怀祖编，陕西文艺出版社
[3]
[4]朱光亚，李政道数学生涯五六年
[5]李政道，1997，水、鱼、鱼市场，《科学》1997年第6期
[6]李政道，《〈束星北档案〉序言》
本文10月17日首发于《赛先生》（ID：），经授权转载。赛先生由非营利公益组织上海市通州区智识前沿科技推动中心承办，我们怀揣着“玩透科学，启迪人生”的信念，希望通过有科普性、解说性、教育性的多媒体内容，照亮更多的普通公众对科学的热情。
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