量子物理的中国贡献 | 氢原子光谱的精细结构：谢玉铭
量子物理的中国贡献 | 氢原子光谱的精细结构：谢玉铭
2025年被定为世界量子科技年（IYQ），这一选择与100年前海森堡在黑尔戈兰岛上的量子力学突破密切相关。除了量子力学的三位创始人海森堡、薛定谔和狄拉克，还有一些中国物理学家对量子物理的早期发展做出了杰出贡献。谢玉铭（Y. M. Hsieh）就是其中之一，他是著名物理学家谢希德的父亲。
左：谢玉铭（1893-1986），右：谢希德（1921-2000）
谢玉铭出生于福建晋江，1917年毕业于通州协和大学（燕京大学前身），后留学美国，先后获得哥伦比亚大学硕士学位和芝加哥大学博士学位。他的重要工作——测量氢原子光谱精细结构——是在1933年与豪斯顿（Houston）在加州理工学院合作完成的。谢玉铭回国后曾在燕京大学、湖南大学和厦门大学任教，1946年起在菲律宾马尼拉东方大学任教直至退休。
氢原子光谱精细结构的研究是发展量子电动力学/量子场论的主要实验动机。在物理学教科书中，我们通常以“兰姆位移”来认识这一实验，但实际上，兰姆等人的实验（1947）比谢玉铭和豪斯顿的工作晚了14年。可以说，兰姆等的实验验证了10多年前谢玉铭等的工作。
后来，兰姆等因此获得了诺贝尔物理学奖，而谢玉铭和豪斯顿的工作在某种程度上被人忽视/遗忘了。甚至博学如杨振宁先生，也是从一本名为《第二次创生》的科普书上了解到这项工作的，并立刻意识到书中提到的谢很有可能是谢希德的父亲。
以下是杨振宁先生于1987年发表于《物理》杂志上的一篇短文，题为《一个真的故事》，现全文转引如下。
杨振宁 | 一个真的故事
1986年3月，我在纽约买到一本新书，名叫Second Creation（《第二次创生》），是两位研究物理学史的作家写的，他们是克里丝（R.P.Crease）与曼恩（C.C.Mann）。书中描述了本世纪许多重大的基本物理学发展，全书二十章中有三章专门讨论发现重整化概念的实验与理论经过。
重整化是一个极重要的观念，它的发现获得了两次诺贝尔奖：兰姆（W. E. Lamb）与库什（Polykarp Kusch）1946-1947年的实验工作于1955年得奖，朝永振一郎（S. Tomonaga）、施温格（J. S. Schwinger）与费曼（R. P. Feynman）1947—1948年的理论工作于1965年得奖。《第二次创生》对这些获奖经过有很详尽的描述。
特别使我发生兴趣的是书中对这方面早年实验发展的讨论。原来在30年代就有好几个实验组已经在研究氢原子光谱，与后来兰姆在1946-1947年的工作是在同一方向。其中一组是加州理工学院的豪斯顿（W. V. Houston）和谢（Y. M. Hsieh）。他们做了当时极准确的实验，于1933年9月写成了长文投到《物理评论》（Physical Review），经5个月以后发表。《第二次创生》对此文极为推崇，说文中作了一个“从现在看来是惊人的提议”：他们的实验结果与当时理论结果不符合，他们说这可能是因为对于光子与原子的相互作用，理论工作者没有正确处理。
豪斯顿和谢关于巴耳末线精细结构的长篇且出色的论文发表在随后一期的《物理评论》上。他们声称自己的测量足够精确，已经“达到了理论不再令人满意的精确程度”，事后看来，他们提出了一个惊人的建议：“这种[差异]的一种可能解释是，在计算频率时忽略了辐射场与原子之间的相互作用效应[即自能]。” 这个现在被认为完全正确的解释来自两位理论家：加州理工学院物理系的另一位教授奥本海默，和该校的访客玻尔，他当时正在美国访问。两人都向豪斯顿和谢强调，他们所使用的所有理论预测都忽略了当时还无人理解的自能。很少有实验人员意识到这样的理论细节，但是，一旦得知这一点，豪斯顿和谢就认为“在我们看来，很可能这种[自能]就是我们所观察到的差异的原因。”
他们的实验结果从今天看来是正确的。他们的提议也正是后来1947-1948年关于重整化的理论的主要发展方向。不幸的是与他们先后同时有几个别的实验组得出了和他们不同的结果，产生了混乱的辩论，没有引起当时理论物理学界的广泛注意。十多年以后，兰姆用了新的技术研究氢原子光谱，得到了高度准确的结果，引起大震惊，才导致出来重整化的发展。
豪斯顿和谢的工作我从来没有听说过。看了《第二次创生》中对他们工作的推崇以后，我想到谢也许是现任复旦大学校长谢希德的父亲谢玉铭教授。可是一时不能证实。非常凑巧，几天以后，谢希德自美国西岸打电话来讨论学术交流的事情，我趁机会问她谢玉铭教授是否曾于30年代初在加州理工学院访问，并曾与豪斯顿合作。她说：
“是的。你为什么要问？”
我兴奋地告诉了她书中的故事，并且问：
“你知道不知道你父亲那时的工作很好，比兰姆的有名的工作早了十几年，而且兰姆的结果证明你父亲的实验是正确的？”
“我从来不知道。当时他只告诉我，在从事很重要的实验。”
“你们父女都是研究物理的，兰姆的1946-1947年的工作引起震惊的时候你已经是物理学工作者了，他怎么没有和你谈起他自己30年代的工作呢？”
电话那端沉默了一会儿，“说来话长。我们没有机会。家父于解放前去了菲律宾，他写信要我留在美国或英国。我于1952年回国。回国后曾多次给他老人家写信，都没有收到回信，我猜他对我不听他的话很不高兴。所以我们始终没有机会讨论他早年的工作。”
我本来知道谢希德在50年代培养中国半导体研究人才的功劳，也知道她在文革时期所受到的灾难，和文革以后对复旦大学的贡献。却没有知道她和她父亲之间的这一段历史。一时我不知应说什么好。希德停顿了一下，接着说下去：
“前几天，我刚自上海来到美国西岸，到芝加哥时突然接到消息，家父于3月20日在台湾去世了。他大约是10多年前自菲律宾退休以后搬去台湾的。”
又停顿了一下。
“我们父女40年没有见面了。他一定很伤心。我也很伤心，因为我知道他一直特别喜欢我。”
谢玉铭与夫人张舜英（燕京大学时期）