中国理论物理学院士在不同研究领域的发展趋势如图3.5所示，因为院士当选的重要依据是他们在各自研究领域做出系统的、创造性的成就和重大贡献，所以院士们对自己从事学科领域的贡献主要集中于他们在当选院士前的重要成果，当然部分院士在当选后也会取得一些研究成果。通过对中国理论物理学院士的计量分析和对他们研究历程的梳理，可得出中国理论物理学的大体发展脉络。

1）20世纪四五十年代中国纯理论物理的发展高峰期

（1）中国近代理论物理学家对西方理论物理学的引进。

图3.5　中国理论物理学院士研究领域发展趋势

1949年前回国发展的理论物理学家主要有吴大猷、周培源、王竹溪和张宗燧等。吴大猷在原子分子物理学理论领域取得了独创性的研究成果，周培源创立了湍流理论体系，王竹溪与张宗燧前期均研究统计物理，他们在理论物理领域都有所建树，在西南联合大学时期，他们培养了杨振宁、李政道、胡宁、彭桓武等下一代优秀的理论物理学家。

1933年，吴大猷取得美国密歇根大学授予的博士学位，1934年在恩师饶毓泰的邀请下返回中国，1935年应聘到北京大学物理系讲授理论物理，1939年在极其艰苦的条件下撰写了专著《多原分子之结构及其振动光谱》，在原子和分子理论、散射理论和统计力学方面提出了一些独创性的观点，在原子光谱方面的一项工作被物理学家Y·P·瓦施尼称为“吴态”。他的学生杨振宁在《典范永存——忆吴大猷老师》一文中写道：“《多原分子之结构及其振动光谱》当时是分子物理学里的权威著作，美国很快将它翻印出来……成了当时研究这一门学问的人必须看的一本书。”^[1]吴大猷在西南联大教学时期，还培养影响了杨振宁、李政道、黄昆、朱光亚、马仕俊、郭永怀、虞福春等物理学家。

1924年，周培源留学美国，仅用3年半的时间修完了学士、硕士、博士要求的学分，并于1928年成为加州理工学院毕业的第一名中国籍博士生，博士期间从事相对论的研究。1928年秋，周培源取得博士学位后，相继赴德国莱比锡大学和瑞士苏黎世高等工业学校，跟随沃纳·海森堡教授和沃尔夫冈·泡利教授从事量子力学的研究，接受了当时量子力学领域最前沿的知识。1929年回国任教于清华大学物理系。20世纪30年代初期，周培源认识到湍流场和边界条件关系密切，并经过半个世纪的钻研，终于在80年代建立了相当完整的湍流模式理论体系^[2]，丰富了中国理论物理学的内容。此外，1952年，周培源在北京大学领导创办了中国第一个力学专业，60年的教学生涯培养了几代力学家和理论物理学家，较出名的有王竹溪、彭桓武、林家翘、胡宁等。

王竹溪硕士期间在周培源的指导下研究湍流理论，并发表论文《旋转体后之湍流尾流》，周培源评价王竹溪“他是我国最早的一位具有杰出才华的研究生。”^[3]1935年，王竹溪赴剑桥大学深造，旧识狄拉克将王竹溪介绍给他的导师、世界著名统计物理的开拓者之一——福勒，师从福勒从事统计物理的研究，完成博士论文《吸附理论及超点阵理论一个推广》，即在贝特（Bethe）超点阵统计理论的基础上，对相似的吸附作用提出了统计理论，然后把其主要思想用于超点阵问题。1938年，王竹溪回到战火纷飞的祖国，成为中国热力学统计物理研究的开拓者，西南联大时期领导杨振宁、李荫远从事统计力学问题的研究。杨振宁后来回忆道：“在王（竹溪）先生的指导下，我写了一篇关于统计力学的硕士论文，这篇论文把我引导到统计力学的领域。以后四十年间，吴（大猷）先生和王（竹溪）先生引导我走的两个方向——对称原理和统计力学，一直是我的主要研究方向。”^[4]

留学剑桥，与王竹溪同门的张宗燧，读博期间在固溶体的统计物理研究中，将Bethe的统计理论推广到次近邻原子对的相互作用中，受到了国际同行的重视。1938年，福勒推荐张宗燧去尼尔斯·玻尔（N.Bohr）领导的哥本哈根大学理论物理研究所工作，在这里，张宗燧有幸会及狄拉克（Dirac）、泡利（Pauli）、罗森菲尔德（Rosenfeild）、维克（Wick）、莫勒（Moller）、威尔逊（A.H.Wilson）等量子力学领域的先驱人物。1939年1月，玻尔在一封推荐张宗燧的信中在写道：“在哥本哈根的半年来，张显示了很高的学术才能和人品……他在福勒教授指导下，研究了核理论新发展中的各种问题，特别是β蜕变现象。张在处理新的复杂的数学方法上表现出十分不平常的水平，并且还能最透彻地理解其物理内涵。”^[5]张宗燧在这些大师的指导下进入了量子理论研究的前沿，并得到他们的充分肯定。1948年，张宗燧回国发展后，成为我国最早从事量子场论研究的科学家之一，为量子场论形式体系的建立，做出了出色的贡献，同时在高阶微商、高自旋粒子理论方面，也做出了若干前沿性的研究工作，受到了国际理论物理学界的重视。他先后工作于中央大学（今南京大学）、北京大学、中国科学院数学研究所等单位，在北京大学培养了他的第一个研究生——于敏。

（2）首获诺贝尔物理学奖推动中国理论物理学发展到一个高峰。

1994年，中科院第七次院士大会选举产生了首批外籍院士，涉及理论物理学科的主要是杨振宁和李政道。2017年，杨振宁放弃美国国籍，恢复中国国籍，中科院学部制定《中国科学院外籍院士转为中国科学院院士暂行办法》，转为中科院资深院士。

杨振宁、李政道的较有代表性的研究成果主要集中于20世纪50年代，迄今为止，中国理论物理学家获得的最具代表性的科研成果，当数杨振宁与李政道共同提出的“弱相互作用中宇称不守恒定律”。在物理学界，“宇称守恒”一直被奉若天条，但它却难以解释“θ-τ之谜”。1954—1956年，杨振宁和李政道两人竭力驱散“θ-τ之谜”这朵乌云，终于在1956年，他们从理论概念上指出，宇称守恒定律并不普遍适用，至少在基本粒子弱相互作用的领域内宇称并不守恒，即“弱相互作用中宇称不守恒定律”。1957年，华裔实验女性物理学家吴健雄用β衰变实验证明了在弱相互作用中的宇称不守恒。杨振宁、李政道因此获得了1957年诺贝尔物理学奖，实现了中国人诺贝尔奖“零”的突破，在中国科技史上具有划时代的意义，这也标志着中国理论物理学在20世纪50年代中叶发展到了一个“巅峰”。

“宇称不守恒定律”的提出得益于杨振宁的数学物理学关系思想^[6]，他在数学与物理学结合领域取得了一系列成就，这些也是杨振宁在理论物理学领域的代表性成果。首先，1954年，杨振宁和米尔斯从电磁学理论及同位旋守恒出发，建立了非阿贝尔规范场理论，即“杨-米尔斯方程”，该理论是物理学研究规范场的基础，同时也是极有意义的非线性偏微分方程。1975年，杨振宁与吴大峻在《物理评论》上发表了《不可积相因子和规范场整体表示》的论文，揭示了规范场理论中的物理学概念，和属于现代微分几何及拓扑学范畴的纤维丛理论中数学概念之间的内在联系。1967年，杨振宁利用群论的方法，连续两次使用贝特假设，推导出了一组矩阵方程。1972年，澳大利亚物理学家巴克斯特也推导出同一组方程。1981年，该组方程正式命名为“杨-巴克斯特方程”，该方程是处理一大类非线性可积系统的有力工具。随后，“杨-巴克斯特方程”应用于一维量子力学、二维经典统计力学、共形场论等多个物理学科分支，其在数学领域的应用更为广泛，由此方程导出了纽结理论、辫子理论、量子代数研究、量子群、算子理论及三维流形的拓扑等研究方向。基于此，1992年，美国理论物理学家弗里曼·J·戴逊评价道：“杨振宁教授通过规范场和粒子对称性的工作，向我们展示了，把对自然界的深层次了解同美丽的数学技巧结合起来是可能的。”^[7]1994年，美国费城富兰克林研究所评价杨-米尔斯理论“已经排列在牛顿、麦克斯韦、爱因斯坦的工作之列，并必将对未来几代有类似的影响”。称赞杨振宁的研究“它深远地重新规划了物理学和现代几何学的发展”^[8]。

杨振宁与米尔斯在完全不了解纤维丛理论的情况下发现了非阿贝尔规范场理论。后来，他与华人数学家吴大峻合作应用数学中纤维丛的观点，核查对应了物理学中的规范场理论，这些研究过程使杨振宁十分震惊于数学与物理学的微妙关系。于是在为纪念爱因斯坦诞生100周年举行的第二次M·格罗斯曼会议上，杨振宁提出了著名的“二叶理论”（twoleaves theory）。该思想把数学和物理学的关系表示为两片在茎处重叠的叶片，重叠的地方是两者之根、两者之源，譬如微分方程、偏微分方程、希尔伯特空间、黎曼几何和纤维丛等，这些都是两者共用的基本观念，数学与物理学结合的基础即二叶的重叠之处，重叠区域呈动态发展。当数学与物理学结合密切时，交叠区域面积扩张，譬如相对论与黎曼几何、量子力学与泛函分析相互作用阶段；但由于两者的价值观念与学科传统截然不同，所以两者重叠的地方并不多，只占两者各自的极少部分，譬如物理实验和唯象理论都不在重叠区，绝大部分数学工作也不在重叠区，数学与物理学遵循各自的茎脉独立生长，两者不相交叠的区域也在不断扩张^[9]。

杨振宁又从物理学的3个领域——实验、唯象理论、理论架构分析探究了物理学与数学的关系^[10]。在杨振宁看来，物理学的价值观念必须永远立足于实验，遵循“现象是物理学的根源”，脱离这一基础物理可能进入纯数学游戏的危险，不注重物理实在的物理学家可能误入歧途。在此基础上，再重视数学在物理学中的作用，数学主要在唯象理论与理论架构阶段起总结表达与启发思维的作用，物理学的数学化特征越来越明显。他还指出，数学与物理学的互动已发展成为一种科学思维方式，“数学的演算可以证实物理学中的一些猜想，物理学中一些问题的解决，又往往可以把数学引向深入发展。”^[11]杨振宁在哲学上为数学和物理学在科学理论中的地位赋予了各自独立而又相互关联的地位，他的数学物理学关系的思想影响了孙昌璞、张首晟等中国理论物理学家。

在芝加哥求学期间，杨振宁和李政道均受教于1938年诺贝尔物理学奖得主恩利克·费米（Enrico Fermi）。1949年，李政道与M·罗森布、杨振宁提出普适费米弱作用和中间玻色子存在的观点。1950年，李政道完成天体物理学的博士论文——《白矮星的含氢量和能量产生的机制》，证明白矮星不含氢和白矮星能量非其内部核反应的结果。1952年，与杨振宁提出统计物理中关于相变的“杨振宁-李政道定理”和“李-杨单圆定理”。1954年，提出了量子场论中的“李模型”理论。1956年，与杨振宁合作提出“弱相互作用中宇称不守恒定律”。1957年与杨振宁提出二分量中微子理论。20世纪60年代以后，李政道转入高能物理研究领域。由此可见，李政道是一位研究兴趣广泛的理论物理学家，他在理论物理、天体物理与高能物理等领域均取得了相应的理论研究成果^[12]。

基于在理论物理学的杰出贡献，杨振宁获得了美国国家科学奖章（1986年）、本杰明·富兰克林奖章（1993年）、爱因斯坦科学奖（1995年）等10多项国际科技奖项，李政道获得了爱因斯坦科学奖（1957年）和法国国家学院G.Bude奖章（1977年）等科技奖励。可以说，杨振宁、李政道的科技成果代表了20世纪中国海外理论物理学家的最高成就。

2）20世纪60年代原子核理论和基本粒子物理学的迅速发展

1955年和1980年增选的理论物理学院士，主要集中于原子核物理学和基本粒子物理学领域。在“两弹一星”工程和提出“层子模型”的带动下，20世纪60年代理论物理在原子核物理和基本粒子物理领域发展较好。

（1）“两弹一星”工程促进了中国原子核理论物理的急速发展。

为推进“两弹一星”工程的顺利开展，1952年，国家成立了第二机械工业部，下设核武器研究院（九院），该院下设理论设计部（理论部），理论设计方案对整个科学工程来说，起着“龙头”的至关重要的作用，当时国内较著名的理论物理学家大多工作于核武器研究院理论部，“两弹一星”元勋中是中国理论物理学院士的有彭桓武、邓稼先、周光召、于敏和黄祖洽等。

1950年，邓稼先从美国普渡大学取得博士学位后回到祖国，即刻投入到中国原子核物理理论研究的工作中。1958年8月起开始担任第二机械工业部核武器研究院副院长、理论部主任，成为中国原子弹理论设计的总负责人，他在原子弹理论设计中最主要的贡献是，将研制原子弹的主攻方向选定为中子物理、流体力学和高温高压下物理性质的研究这三方面，使我国首颗原子弹的理论设计“事半功倍”^[13]。在原子弹理论团队的努力下，1962年9月完成了原子弹的理论设计工作；1963年，以邓稼先为主任，于敏、黄祖洽、周光召为副主任的九院理论部，承担起中国第一颗氢弹的理论设计任务，按照“邓-于方案”，1966年12月，氢弹装置成功起爆，大量测量数据表明氢弹原理的设计取得了圆满成功。在提出理论方案的同时，邓稼先还参与指导核试验的爆轰模拟试验，曾15次现场领导核试验，掌握大量的一手材料，但在一次实验中受到核辐射，身患直肠癌。离开核试验一线后，邓稼先和周光召合著了我国首部有关核武器理论设计的著作——《我国第一颗原子弹理论研究总结》，他在高温高压状态方程研究方面也做出了重要贡献^[14]。

第二机械工业部核武器研究院另一位副院长彭桓武，1938—1947年留学欧洲9年的经历为他回国后从事核物理的理论研究工作奠定了坚实的基础。苏联在支持中国核工业上单方面撕毁合同后，彭桓武和王淦昌、郭永怀临危受命，组成中国核武器最初研究的“三大支柱”。彭桓武领导和参加了原子弹设计方案的制定，他运用强有力的理论手段把复杂的方程组予以简化，完成了原子弹反应过程的粗估计算，科学地划分了反应过程的各个阶段，提出了决定各反应过程特性的主要物理量，为掌握原子弹反应的基本规律与物理图像起了重要作用，接着参与到氢弹理论研究的过程中，这个理论团队突破了氢弹原理，完成了热核弹头的理论设计，后参与到我国首次地下核试验的理论领导工作，但由于“文化大革命”的干扰，未亲身经历地下核试验测量到相关实验数据，成为永远的遗憾。彭桓武还培养出了周光召、黄祖洽等原子核理论物理学家，师生一起为原子核理论的突破做贡献。20世纪80年代以来，彭桓武重返理论物理研究所工作，大力倡导凝聚态物理的研究。

周光召、于敏和黄祖洽3位理论部副主任在原子弹、氢弹的理论设计中也起到了重要作用。1961年，周光召从苏联回国后立即投入到核武器的理论研究中。当原子弹理论设计方案陷入困境时，周光召从炸药能量利用率着手，求出炸药所做的最大功，从理论上证明了用“特征线法”作出计算结果的正确性，这与数学家周毓麟的计算结果相符，原子弹理论设计终于从迷雾中走出^[15]，而后周光召、于敏和黄祖洽3位理论部副主任分别带队氢弹理论设计的探索。1984年，周光召在彭桓武的推荐下担任中国科学院理论物理所所长，组织中青年理论物理学家积极促进中国理论物理学发展。周光召领导苏肇冰、郝柏林、于渌等新一代理论物理学家（4位均是中国科学院院士），开展“统一描述平衡与非平衡体系的格林函数理论研究”，该项研究获得了2000年国家自然科学奖二等奖，并将该理论中的闭路格林函数方法，应用到非线性量子输运、激光、等离子体、临界力学、随机淬火系统等方面，取得了一些新的研究成果^[16]。

在氢弹理论设计中起到关键作用的于敏，早年在张宗燧的指导下从事量子力学的研究，后被钱三强看重，转入原子核理论物理的研究。于敏提出了氢弹研制从原理到构形基本完整的设想。1965年9月，于敏小组赶赴上海计算所，利用这里的“104型”电子管计算机抓紧计算一批模型，终于发现了热核材料自持燃烧的关键，解决了热核武器物理中一系列基础性问题，在氢弹原理的突破中起了关键性的作用。而后长时间领导并参加了核武器的理论研究和设计工作，解决了大量关键性的理论问题，在核物理研究的关键领域，写出了多篇有重要影响的论文，这些研究直接推动我国在世界原子核理论研究领域上升了一个新的台阶。1965年诺贝尔物理学奖获得者、日本理论物理学家朝永振一郎，得知于敏是一个从未出过国，也未得到外国名师指导的本土学者，并且完全靠独自钻研获得如此巨大的研究成果后，朝永振一郎在自己的著作中称于敏是中国“国产土专家一号”。

彭桓武的另一位得意门生黄祖洽，也是“两弹”杰出贡献者，在核反应堆研究方面，1958年，参与并领导了核潜艇用压水堆的初步理论设计，后参与和组织了石墨堆和元件堆的理论研究和设计，其导出的带中子的辐射流体力学方程和反应动力学方程组，成为核弹理论研究中经常用到的重要方程组之一^[17]。此外，黄祖洽在氢分子激发态的相互作用、浸润相变理论及噪声在随机系统中的影响等方面也做了大量研究。

20世纪60年代，原子弹、氢弹的成功研制是当时中国最杰出的理论物理学家集体智慧的结晶，他们共同推动我国原子核物理学接近世界先进水平，同时在这个过程中培养了大量的理论物理学后备队伍。这些人员大部分依然奋斗在导弹军工武器制造领域，有些后来从事基本粒子物理学研究，推动了我国高能物理学理论研究的进步；有些从事激光物理、凝聚态物理、理论物理其他领域的研究，促进我国物理学事业的进一步发展。

除直接参与和服务于“两弹”工程外，吴式枢（1980年当选）院士参与组织了轻核中子反应核数据评价的理论计算工作，为我国核数据库的建立做出了重要贡献。贺贤士（1995年当选）院士在“中子弹”理论研究方面，提出了将局部热动平衡点火发展到非局部热动平衡燃烧的热核反应动力学模型，与研究群体一起获得我国首次间接驱动出热核中子的重要进展，为中子弹的物理研究与设计做出了开拓性的贡献。

（2）“层子模型”的提出带动了中国基本粒子物理学的兴起。

粒子物理学脱胎于母体原子核物理学中，20世纪中期，粒子物理学发展成为现代物理学的重要分支学科之一，国内20世纪60年代原子核物理的发展一定程度上带动了基本粒子物理学的发展，粒子物理学的发展又为高能物理的进步奠定了理论基础。20世纪60年代，胡宁和朱洪元等人提出的“层子模型”理论，拉开了中国本土物理学家研究基本粒子物理学的序幕，带动了下一代何祚庥、戴元本、冼鼎昌等粒子物理学家的成长。21世纪增选的赵光达、邝宇平、张肇西等院士将中国粒子物理学的研究引向深入，中科院理论物理研究所前任所长吴岳良院士有关“电荷-宇称对称性破坏和夸克-轻子味物理”的研究和浙江大学的罗民兴院士关于“标准模型”的唯象分析研究达到了国际水平。

1965年9月，以朱洪元为首的中科院原子能研究所基本粒子理论组、以胡宁为首的北京大学理论物理研究室基本粒子理论组、以张宗燧为领导的中科院数学研究所理论物理研究室和中国科技大学近代物理系，组成“北京基本粒子理论组”。4个单位的39位研究人员定期开展对强子结构的讨论交流、集中攻关，用一年的时间建立和发展了“强子内部结构的层子模型理论”，开辟了强子内部结构理论研究的新领域。1966年，亚洲及太平洋地区科学会议在北京召开，参会成员对“层子模型”理论给予了高度评价，该研究成果也获得了1982年国家自然科学奖二等奖。可以说“层子模型”是本土物理学家在理论基础研究的一个创举，为我国粒子物理学的发展奠定了坚实的知识基础和人才储备^[18]。

何祚庥、戴元本、冼鼎昌等粒子物理学家也参与了“层子模型”的研究，何祚庥在“层子模型”的物理图像和物理效应方面，做出了一些贡献。张宗燧与吴式枢联合培养的研究生戴元本，在“层子模型”研究过程中，将塔姆-唐可夫（Tamm-Dancoff）计算方法和曼德尔斯塔姆处理相对论协变的束缚态计算方法，推广至强子结构的计算中，解决了当时课题组的一些难题，后又将从场论出发的协变系统的计算方法用以改进“层子模型”的理论基础，此外，戴元本在奇异位势和非定域位势的雷杰（Regge）极点理论、非交换群规范场论中费密子的电磁形状因子的高能渐近行为等方面取得一系列重要成果。1956年，冼鼎昌师从朱洪元教授进行粒子物理学的理论研究，主要从事粒子物理学中的唯象分析、散射振幅的解析性质、色散关系应用、π-π相互作用和对称性等方面的研究，1965年作为助手协助朱洪元进行“层子模型”的研究。

21世纪以来，基本粒子物理学的研究方向更加微观深入，本土理论物理学家赵光达、邝宇平和张肇西教授，在粒子物理学与量子场论的结合研究方面贡献颇多。2001年增选为数理部院士的赵光达（任职于北京大学），从量子色动力学轴矢流反常的基本关系出发，研究了赝标介子间的混合及现象学，特别是非相对论量子色动力学（NRQCD）和重夸克偶素物理的研究，指出色八重态机制可将D波粲偶素在强子-强子碰撞、B介子衰变等许多过程中的产生率提高一两个数量级，这是对NRQCD产生机制的关键性检验，预言了正负电子对撞中J／ψ的产生截面以色八重态的贡献为主，并解释了J／ψ的辐射衰变实验^[19]。清华大学的邝宇平教授，与合作者首次在国际上建立了重夸克偶素强子跃迁的合理模型和系统计算方法，而后进一步建立了含耦合道效应的强子跃迁理论，使得他在国际重夸克偶素物理界占有一席之地^[20]。中科院理论研究所的张肇西，基于微扰量子色动力学理论，原创性地提出了“直接强产生J／ψ粒子的色单态机制”，同时以Bc介子的研究闻名于世界，理论上正确地计算了b夸克到Bc介子的碎裂函数和Bc介子的主要衰变道的宽度及Bc介子的寿命等，明确预言了实验发现Bc介子的途径和可能性。

此外，粒子物理学在理论方面的唯象研究蓬勃发展，中科院理论物理研究所前任所长吴岳良提出了统一自然界中4种基本作用力的一种可能模型，其“电荷-宇称对称性破坏和夸克-轻子味物理”的研究获得2005年国家自然科学奖二等奖。浙江大学的罗民兴教授致力于超对称理论和统一场论、引力和超弦理论的唯象分析研究，围绕“标准模型”进行了系列研究，并取得了一些研究成果。

3）20世纪80年代以来凝聚态理论的蓬勃发展

凝聚态理论主要研究大量微观粒子（原子、分子、离子、电子等）组成的凝聚体微观结构、粒子间的相互作用和运动规律，凝聚态理论的研究有助于凝聚态实验技术的提高和新兴凝聚态质的产生，为凝聚态物理的发展奠定理论基础和提供发展前景。从统计数据看，从1991—2017年共推选出14届科学院院士，其中10届当选院士中均涉及凝聚态理论学家，可见20世纪末以来中国物理学家在凝聚态理论领域成果较多、影响力较大，同时在世界物理学界较有影响的华裔物理学家张首晟、文小刚也从事凝聚态理论的研究。

（1）本土理论物理学院士推动凝聚态理论的大力发展。(www.daowen.com)

改革开放以来，中国理论物理学家的研究方向选择更为灵活，研究兴趣也更为广泛，一些理论物理学院士在凝聚态物理学迅速发展的时代背景下，转入凝聚态理论的研究中。1986年，获得国际理论物理中心Kastler奖的李家明，在长期从事原子分子理论研究的基础上，在纳米科技迅速发展的背景下，应用第一性原理分子动力学模拟方法研究了纳米管的物理性质，同时还致力于团簇物理的理论研究。中国科学院物理研究所的蒲富恪，将早年从事的双时热力学格林函数理论首先运用到磁性理论和非线性过程中，得到了磁化强度等高温和低温的统一结果，他与合作者还计算推导出了稀土金属ff间接交换作用的哈密顿量。中国科学院理论物理研究所的苏肇冰和于渌，由量子场论研究转向凝聚态理论研究，苏肇冰与合作者一起论证了电磁波在粗糙金属表面传播出现的安德逊局域化现象，于渌从理论上提出了含顺磁杂质超导体中存在束缚态的预言，苏肇冰和于渌合作，推广了固体物理学家黄昆提出的“多声子晶格弛豫理论”，建立了准一维有机导体系统中非线性元激发的量子跃迁理论。复旦大学物理系的陶瑞宝与孙鑫院士，将统计物理的理论及研究方法应用于凝聚态理论研究中，陶瑞宝首创了自旋算子玻色变换的投影算子理论，孙鑫成为有机光电功能机理理论研究的学术带头人之一，近些年，孙鑫院士致力于高温超导的机制、拓扑物态的理论及相关低能量子色动力学的性质等方面的研究，并取得了突破性进展。

凝聚态物理学科班出身进行凝聚态理论研究的院士增多，他们的研究成果推动了凝聚态物理学理论与实验的有效结合。在中国科学院物理研究所，张殿琳院士主要从事准晶物理性质、凝聚态的电子基态及输运性质的理论研究。谢心澄院士主要从事量子霍尔效应的理论研究，预言了一些双层材料的量子霍尔态，其中部分预言已得到了实验证实，在量子霍尔效应相变问题上提出了新的相图。向涛致力于高温超导体和其他非常规超导体的微观机理的理论研究，并取得了系列研究成果。蔡荣根利用引力的全息性质研究高温超导、霍尔效应、KT相变、奇异金属、费米液体、非费米液体、拓扑绝缘体和冷原子体系等。在南京大学，龚昌德教授长期致力于超导物理的理论研究，较早提出了二维层状结构引起的范霍夫奇异性，对高温超导体载流子色散规律、压力效应和输运性质的影响，并改进了关于高温超导电性的tj模型的Green函数方法。邢定钰教授长期从事半导体的理论研究，发展了非平衡统计算子理论，和具有多谷能带结构半导体的热电子输运理论等。近几年清华大学物理系在凝聚态理论领域“奋起直追”，尤其是段文晖院士和顾秉林领导的团队，主要从事凝聚态低维材料的计算物理研究，其主持的“低维材料中新奇量子现象及其调控的机理研究”获得2014年国家自然科学奖二等奖。

（2）华裔物理学院士对凝聚态理论的卓越贡献。

凝聚态理论在国际上也是一个前沿学科，华裔物理学院士在凝聚态理论方面的贡献更具世界影响力。出生于香港的华裔物理学家李雅达对“强关联电子系统”和“量子霍尔效应”的研究，张首晟在拓扑绝缘体中有关“量子自旋霍尔效应”和“量子反常霍尔效应”的预言，文小刚对“拓扑序理论”和“量子序理论”的探讨，均是关于材料在电子之间如何相互作用的研究，都集中于凝聚态基础理论的探索。

李雅达先后就职于美国耶鲁大学、贝尔实验室和麻省理工学院，主要研究兴趣在于强关联电子系统，例如量子霍尔效应、介观系统和它们所产生的效应，他因在“无序和强相互作用多体系统”理论领域所做的杰出贡献而获得“狄拉克奖章”，近些年致力于高温超导体新系列的研究，在有关掺杂的莫特绝缘体的研究成果突出。

1983年，张首晟前往美国纽约州立大学石溪分校，在导师杨振宁的启发下，将拓扑学的数学原理与凝聚态物理相结合，在斯坦福大学任教期间，2006年，开创了一个全新的研究领域——拓扑绝缘体，该绝缘体可通过表面的电子自旋实现信息传递，为自旋电子学器件设计和量子计算开辟了新的途径。2007年，他领导的研究团队提出“量子自旋霍尔效应”，即通过控制电子的自旋运动来降低能耗，这一预言被德国维尔茨堡大学实验小组所证实。2008年，该研究团队从理论上预言了“量子反常霍尔效应”。2012年，由薛其坤院士领衔的清华大学物理系和中科院物理研究所组成的实验团队从实验上首次观测到“量子反常霍尔效应”，验证了此预言。在这些基础上，张首晟理论团队再预言，若搭建一个将普通超导体薄膜置于反常霍尔效应薄膜（即磁性拓扑绝缘体）之上的混合器件，施加低强度的外磁场后，可以测量到半整数量子平台，这将成为手性马约拉纳费米子存在的实验依据。随后，加利福尼亚大学洛杉矶分校王康隆课题组和上海科技大学寇煦丰课题组等多个物理实验团队，证实了张首晟理论团队的该预言，这些华人科学家共同于2017年7月21日在Science杂志发表了“在量子反常霍尔绝缘体——超导体结构中的手性马约拉纳费米子”^[21]一文。该成果标志着历经80年的探索之后，科学家们终于发现了“马约拉纳费米子”，张首晟称其为“天使粒子”。该实验同时还证明了存在一种比量子还小的单位，这一发现对于基础物理界来说或将开启一个新的时代，也意味着量子计算成为可能。

华裔物理学家文小刚，本科就读于中国科学技术大学低温物理专业。1981年，他以全国第一名的成绩，通过了李政道主持的CUSPEA招生考试，来到了美国普林斯顿大学。该校当时有一批活跃在高能物理领域主导地位的年轻教授，譬如文小刚的博士生导师权威安德森（P.W.Anderson），因“对磁性和无序体系电子结构的基础性理论研究”获得1977年诺贝尔物理学奖。文小刚因此接触到一些前沿高能物理学知识，博士后期间，文小刚重返凝聚态物理研究领域，跟随爱德华·威滕（E.Witten）做研究。文小刚现任麻省理工学院教授，1989年，他为推广朗道关于相和相变的对称破缺理论，首次引入了“拓扑序”（Topological Order）概念，建立了分数量子霍尔效应拓扑序理论和边缘态理论，建立了描述分数量子霍尔效应低能元激发的边缘态手征Luttinger液体理论，预言了双层量子霍尔体系中的超流／超导现象，提出了研究高温超导机理的SU（2）规范场理论、量子序理论和自旋口袋（Spinbag）模型。他的研究对全面认识高温超导体的相图，尤其是解释在欠掺杂区所出现的大量反常物理现象具有重要的意义^[22]。文小刚还揭示了拓扑序和量子序的弦-网凝聚的本质，并用“弦-网凝聚理论”提出了统一光和电子的理论，开创了对称保护拓扑相（Symmetry Protected Topological Phases）等概念。文小刚在凝聚态基础理论方面的造诣颇深，他的系列工作开辟了拓扑物态（Topological State）、对称保护物态（Symmetry Protected State）、长程量子纠缠（Long Range Entang Lement）等物理新领域。文小刚认为有关拓扑物态的研究会带来第二次量子革命，提出了“长程量子纠缠能统一所有基本粒子”、“信息、物质、能量是统一”等观点，将凝聚态理论的研究上升到了科学哲学的高度。

基于上述成就，李雅达（2005年）、张首晟（2012年）、文小刚（2018年）分别获得目前世界理论物理领域的最高奖项——国际理论物理学中心颁发的狄拉克奖。李雅达（1991年）、沈志勋（2011年）、张首晟（2012年）、文小刚（2017年）分别获得世界凝聚态物理最高奖项——美国物理学会颁发的奥利弗·巴克利奖（Oliver E.Buckley），他们在凝聚态理论方面的成就有望带动中国理论物理界攀上另一座高峰。

综上，通过对中国凝聚态理论院士在该领域科技贡献的计量分析，可以发现中国物理学家“审时度势”，转向或一直投身于凝聚态理论的研究，并且适时关注世界凝聚态理论发展前沿，同时在凝聚态物理学各主要分支学科均有院士级别的凝聚态理论学家，他们的理论研究与凝聚态各分支的实验研究相辅相成，共同推动中国凝聚态物理学的发展。

4）21世纪以来物理学院士在数学物理和计算物理学的杰出贡献

在数学物理学领域，中国本土理论物理学家在杨振宁数学与物理学关系思想的影响和指导下，葛墨林院士集中研究了“杨-米尔斯场”的可积性及其无穷维代数结构、拓扑量子场论与“杨-巴克斯特系统”的联系、量子群等数学物理分支以及这些理论在量子多体模型和量子信息等方面的应用，并密切关注理论物理中数学与物理学交叉的新方向，例如研究电磁斗篷的相关理论及若干数学成果的可能实际应用。杨振宁和葛墨林联合培养的研究生孙昌璞，于1992年取得了南开大学数学研究所博士学位，其博士论文《量子代数的q变形玻色子实现理论及其对杨-巴克斯特方程应用》提出了q变形玻色子概念，首次得到SU（n）量子代数的玻色子表示和“杨-巴克斯特方程”任意维新解的量子群构造，这些成果得到了菲尔兹奖获得者F.Jones教授和美国物理协会主席Beidenharn教授等许多国际著名学者的充分肯定。

近几年，理论物理领域的计算物理学发展迅速，王鼎盛、杜江峰和龚新高院士在计算物理学领域成就显著。中国科学院物理研究所的王鼎盛院士用计算物理的方法研究了超薄铁磁薄膜的物理性质和晶体的非线性光学性质，发展了磁晶各向异性的理论计算方法，所提出的有效配位作用分析方法被同行广泛使用。中国科学技术大学的杜江峰教授，是中国最早从事量子计算实验研究的科研工作者之一，在国内率先完成四量子位量子演化实验，使中国成为继美国和德国之后成功实现四量子位以上量子计算的第3个国家，同时致力于利用核磁共振技术进行量子计算的实验研究。2002年，杜江峰领导的研究小组通过核磁共振设备成功验证和破解了纳什博弈论中的“囚徒困境”，在国际上首次实现了量子博弈实验研究^[23]，并与香港中文大学刘仁保教授合作开展了电子自旋共振实验研究，其主持进行的“基于核自旋的量子计算研究”获得2012年国家自然科学奖二等奖。复旦大学的龚新高教授，是我国目前计算物理领域的学科带头人之一，主要从事计算材料科学的研究，在原子键合本质的基础物理研究方面，突破了人们对单质金属以金属键相结合、结构密堆积的传统认识，预言了“金富勒烯”、“理想玻璃”等新物相，激发了相关后续的实验和理论研究。在创新计算方法上，龚新高建立了有限体系等压分子动力学方法、带阶精确计算方法等，现已成为相关研究的基本方法，还预言了微纳管的硬-软转变，并给出了其转变压强与管径的幂次律，研究成果“金笼子与外场下纳米结构转变的研究”获得2012年国家自然科学奖二等奖。

【注释】

[1]陈典松，王南阳.与光同在——物理大师吴大猷［M］.广州：花城出版社，2013：146.

[2]李玲兰.周培源［M］.北京：中国和平出版社，1996.

[3]中国人民政治协商会议湖北省公安县委员会.王竹溪传［M］.北京：华文出版社，2000：29.

[4]王学信.通往诺贝尔奖之路——著名华裔物理学家杨振宁博士人生传奇［J］.海内与海外，2007（10）.

[5]数学家及物理学家张宗燧小传［J］.今日科苑，2016（3）.

[6]刘欣，高策.华人科学家的数学物理学关系思想探究［J］.科学技术哲学研究，2018（3）：84-88.

[7]丘成桐，刘兆玄.杨振宁——20世纪一位伟大的物理学家［C］.甘幼玶，译.桂林：广西师范大学出版社，1996：25.

[8]高策.杨振宁：与爱因斯坦比肩的物理学家［J］.科学技术与辩证法，1998（4）：34-41.

[9]杨振宁.美与物理学［J］.物理教学，2008（5）.

[10]杨振宁.曙光集［M］.新加坡：世界科技出版公司，2008：329.

[11]杨振宁.科学、教育与中国现代化［M］.北京：人民日报出版社，1987：123.

[12]孟宪明，岳梁.李政道［M］.郑州：河南文艺出版社，2013.

[13]许鹿希，等.邓稼先传［M］.合肥：安徽人民出版社，1998.

[14]完颜亮.共和国脊梁之邓稼先：隐姓埋名三十年的两弹元勋［J］.党史博采（纪实），2012（8）.

[15]李讯.共和国的脊梁——两弹一星功勋谱［M］.哈尔滨：黑龙江教育出版社，2000：170.

[16]丁平.周光召：铸造中国科学界的辉煌［J］.国际人才交流，1996（1）.

[17]刘寄星.祝贺黄祖洽先生80华诞［J］.物理，2004（9）.

[18]丁兆君，胡化凯.“层子模型”建立始末［J］.自然辩证法通讯，2007（4）.

[19]北京大学党委宣传部.理论物理学专家：中国科学院院士赵光达［J］.北京教育（高教版），2002（11）.

[20]清华大学邝宇平教授新当选为中国科学院院士［J］.清华大学学报（自然科学版），2004（3）.

[21]HE Q-L，KOU X-F，ZHANGS-C，WANG K-L，et al.Chiral Majorana fermion modes in a quantum anomalous Hall insulator-superconductor structure［J］.Science，2017（357）：294-299.

[22]王渝生.好奇心想象力天马行空自由奔驰首创拓扑序理论，大方向小脚步循序渐进不懈努力终获狄拉克奖章［J］.中国科技教育，2018（8）.

[23]吴林红，宛月琴.杜江峰：快乐的量子“囚徒”［N］.安徽日报，2006-4-24.