异国他乡的“茶馆里两兄弟”苦苦研究“θ—τ之谜”。爱因斯坦赞誉说：“让那位姓李的中国小博士也来动动脑筋，他的想法有时比你我都高明。”
向传统挑战，大胆地假设，终于提出“弱相互作用宇称不守恒”定律。
1．工作第一站，受聘普林斯顿研究所
普林斯顿研究所位于纽约市西南大约80公里处。这里云集着世界上第一流的科学家、学者和教授，有理论物理研究方面最知名的人物爱因斯坦，也有被誉为“原子弹之父”的奥本海默教授。这里是物理研究方面有志青年向往的地方。爱因斯坦是美籍德国人，他创立的狭义相对论和广义相对论，是物理学发展的里程碑。当李政道到普林斯顿研究所去工作时，爱因斯坦已经退休，但他每天仍然到办公室去看看，并和青年人讨论一些问题。奥本海默是美国原子弹计划“曼哈顿工程”的设计负责人。第二次世界大战结束后，奥本海默应聘主持普林斯顿高等学术研究所的工作，任所长，使许多青年科学工作者云集到了普林斯顿研究所。在普林斯顿高等学术研究所，研究空气十分活跃，有极成功的合作，也有激烈的竞争。一群年轻的学者经常讨论、辩论问题。这里实行严格的合同协议，以激励人们之间的合作和竞争。在李政道到来之前，杨振宁已在普林斯顿工作，还有不少华人也在这里效力。费米先生非常赞成李政道到普林斯顿研究所工作。他对李政道寄予很大的希望。当李政道和费米先生道别时，费米先生明确地告诫李政道说：“高等学术研究所是一个很好的地方，很有必要去，但是那里不宜久留，一段时间后就应该离开，因为那里的研究太形式化，这很容易与实际的物理问题脱离关系，它是一座‘修道院’，是培养‘传教士’的地方，而你绝对不是‘传教士’的材料。”
费米看着李政道，见李政道仍在仔细地倾听，因而又继续说道：“即使你在那里不打算长待，你也必须在研究中，密切地注意物理学界的发展动态和研究方向，并随时纠正自己的学术研究。只有这样，你的研究才会长进，才能早出成果。”
李政道依依不舍地告别费米，来到了普林斯顿研究所，又和杨振宁重逢了。
从此，两人携手合作，研究更上一层楼。他们首先合作写了关于统计力学方面的论文。这篇论文得到了爱因斯坦的称赞。这时，爱因斯坦年事已高，李政道和杨振宁不愿打扰他，怕给他添麻烦，但他们还是和爱因斯坦进行过多次交谈。爱因斯坦对中国这两位青年人印象深刻，每当到办公室来看一看，和青年人讨论问题时，他总是笑着说：“去，叫那位姓李的来，那位中国小博士很聪明，特别爱动脑筋，他的想法有时比你我都高明。”
李政道和杨振宁比起来，性格显得比较内向，但他们两人在一起谈起话来，李政道就显得健谈了。
常常天南地北，海阔天空，他们谈论最多的是弱相互作用方面的研究问题。
李政道经常说：“我和杨振宁很投机，一说起话来就忘了吃饭，一讨论起问题来就忘了时间。”
李政道还经常说：“理论物理使人思维繁重。”
“理论物理需要胡思乱想。”
“理论物理是大胆假设，实验物理是小心求证。”
李政道有自己的一套学习和思维方法，他说：世界上的一切自然现象，都是以一组相当简单的自然原理构成基础的，而这些自然原理，只要人们去研究和思考它，是可以被人们认识的。治学的方法应该首先从最基本处入手才对。对最简单的东西需要的是正确的认识和观念，而不是复杂的计算。正当李政道和杨振宁制订研究项目和长期计划、准备向弱相互作用的研究课题进攻的时候，情况发生了变化。一天上午，李政道收到哥伦比亚大学寄来的请他任物理学助理教授的邀请书。面对邀请书，无论是李政道还是杨振宁心里都很矛盾。从感情上讲，李政道不想离开杨振宁，杨振宁也不想让李政道走。但经过理性思考和仔细商量，李政道还是接受了邀请。这是因为，一来他想起了临别时费米先生的忠告；二来是他基于自己对普林斯顿研究所的细致观察，认为这里确实存在着形式主义；第三是他认为到哥伦比亚大学任教可以了解一些新情况，而这些新情况或许对他们二人的研究大有帮助。
2．科学迷宫，“θ—τ之谜”
1953年，李政道离开了普林斯顿高级研究所，离开了杨振宁，应聘到哥伦比亚大学物理系任物理学助理教授。虽然他和杨振宁分开了，可他们的研究仍然在继续进行。他们经常通过电话，一周几次讨论他们感兴趣的弱相互作用问题。当然，他们也经常见面，遇到一些重大问题、疑难问题，或者产生一种新想法，弄到一些新材料，两个人总是激动地相互往对方的地方跑，有时甚至长谈一夜而不休息。纽约市分为几个相对独立、享有一定自治权的区，曼哈顿即是其中之一。哥伦比亚大学位于曼哈顿西北部、哈得逊河河边，它是一所有悠久历史的高等学府。在哥伦比亚大学，除了上课外，李政道几乎把所有的时间都用到读书和研究问题上。
李政道的研究领域很广，从统计力学到场论，无不涉猎。其中花费力气最大的就是和杨振宁合作，深入研究了当时令人困惑的“θ—τ之谜”。这就是后来所谓的K介子有两种不同的衰变方式，一种衰变成偶宇称态，一种衰变成奇宇称态。如果弱衰变过程中宇称守恒，那么它们必定是两种宇称状态不同的K介子。但是从质量和寿命来看，它们又应该是同一种介子。
李政道和杨振宁对此非常感兴趣，通过认真的分析，认为很可能在弱相互作用中宇称不守恒。但想拿出充分的证据来，他们感到很困难。40年代末50年代初，物理学研究进入到一个新的领域，这就是粒子物理学。
从此开始了一个科学家们所说的“第二次世界大战以后物理学最兴奋的年代”。所谓“基本粒子”，就是构成所有物质的基本单元。随着人类科学技术的不断发展，人们对“基本粒子”的认识也是在不断深化的。在古希腊时期，人们认为物质是由原子组成的。当时“原子”的含义是“不可再分”，原子就是古希腊人的“基本粒子”的概念。在1911年，英籍新西兰科学家卢瑟福做了著名的α粒子散射实验之后，科学家们终于发现原来原子是可以分割的，它是由中间大质量的、带正电荷的原子核和外层带负电荷的电子组成的。
1932年，英国科学家查德威克发现了中子，使人们弄清了原来原子核也是可分的，原子核是由质子和中子组成的。经过人们的深入研究，到1932年年底，人们已经知道了基本粒子有五种，它们是：质子、中子、电子、正电子、光子。第二次世界大战以后，世界各国都掀起了研究物理的热潮。随着实验技术的不断改进，特别是大型加速器建造起来以后，加速器的能量可以增加到依照人的意愿，把粒子加速到能打击各种粒子，以产生各种新的粒子的程度。这样，通过加速器的实验，一大批新的粒子被发现了。
到现在为止，人们所知道的“基本粒子”有数百种。但是，实践告诉人们，这个数目绝不是已到了尽头。50年代中期，科学家们发现，当物质被高能量的粒子撞击的时候，在碎片中会产生不同于质子、中子、电子的新粒子，科学家们把这种非同寻常的粒子叫做“奇异粒子”。随着人们的不断努力研究，实验也一步步深入，因而越来越多的“奇异粒子”被人们发现。在这群“奇异粒子”当中，最使科学家们困惑不解的也使科学家们最感兴趣的，就是两个奇异粒子——θ介子与τ介子的奇怪特征。研究基本粒子的物理学家称之为“θ—τ之谜”。经过大量的、深入的实验，物理学家们发现，θ介子与τ介子具有几乎完全一样的性质，相同的质量、相同的寿命、相同的电荷……以至于人们不得不怀疑它们是否就是同一种粒子。但是，在实验时，科学家们发现它们在“宇称”上的表现却又完全不同：当θ介子衰变时，产生两个π介子，按照当时已有的知识水平推算，它们的宇称为正值；而当τ介子衰变时，产生三个π介子，它们的宇称为负值。这也就是说，θ介子和τ介子在衰变时，表现出完全相反的宇称。在量子力学和粒子物理中，也可以通俗地把宇称守恒定律称为左右对称定律。那么，什么叫“宇称守恒”或者说“左右对称”呢？对称原理之一，就是左右对称，这是与人类文明一样古老的观念。自然界是否也具有这样一种对称性呢？过去的哲学家们对这一问题一直争论不休，没有形成共识。当然，在人们的日常生活中，对称性是大量存在的。例如：人们的左手和右手都有五个指头；人们的两只眼睛、两个鼻孔、两只耳朵都是对称的；中国的汉字“日”、“工”、“林”等都很注意上下左右的对称。天安门左右两边的灯笼及华表，就显示出一种左右对称的关系。如蜻蜓的两只翅膀也呈现着左右对称的关系。物理定律过去一直显示出左右之间的完全对称性。在李政道和杨振宁指出弱相互作用下宇称不守恒之前，科学家们发现宇称守恒定律与实验结果完全相符合，日常生活中的不对称性被归咎于周围环境或有机生命体初始条件的偶然的不对称性。因此宇称守恒定律被奉为金科玉律。在“θ一τ之谜”出现以后，相当一部分科学家依旧用宇称守恒定律来套用新出现的物理现象。在英国的澳大利亚物理学家达利兹经过研究，得出θ介子和τ介子为同一粒子是不可能的结论以后，很多科学家都进入了对这一问题的研究。结果在1955年到1956年的两年时间里，宇称不守恒这个问题变成了一个大家都很注意的问题。
3．“茶馆里的博士”对“θ一τ之谜”的研究在
“θ一τ之谜”出现之际，李政道和杨振宁也以极大的热情关注着粒子物理中的新现象。这个时候，杨振宁仍然在普林斯顿研究所工作，李政道还在哥伦比亚大学搞研究。由于普林斯顿研究所和哥伦比亚大学相距不远，所以他们两人相约，除了打电话联系外，每周各自到对方的住处去相聚一次，以便能更仔细地商讨二人有兴趣的问题。相会之时，他们讨论最热烈的问题是“θ一τ之谜”。兴趣是最好的老师，环境是最好的向导。一个人所做的每一件工作，或对某一问题很感兴趣，基本上都与他过去所学到的知识、所认识的东西有很密切的关系；一个人的所有工作，也都与他过去所接触的问题有极为密切的关系。
李政道和杨振宁之所以对“θ—τ之谜”产生如此之大的兴趣，并最终带领人们走出“漆黑的屋子”，这与他们以前所学的知识、所接触的事物以及自己的兴趣和特长有很大关系。科学来不得半点虚假。科学家在探索自然奥秘的时候也不允许有半点吞吞吐吐、含糊不清。可是，在“θ一τ之谜”面前，不少科学家，包括著名科学家却吞吞吐吐、含糊不清。面对“θ一τ之谜”，两位年轻的中国博士以自己的聪明才智、勤奋努力、大无畏精神向世纪性物理难题挑战了。
李政道在哥伦比亚大学苦苦地学习和思考，书桌旁、写字台前、树荫下、草坪上、小河边、实验室里，到处都有他的身影和汗水。在李政道的桌子上、床上甚至卫生间到处都摆着书籍和资料。为了弄清一个问题，有多少个夜晚，多少个白天，他忘记了休息，忘记了吃饭。
李政道决心要和杨振宁一起合力打开“θ—τ之谜”的大门。可是这座黑屋子的大门在哪里呢？如果说中性K介子在衰变过程中不遵守宇称守恒这个定律的话，那么就意味着自己这面镜子有了毛病，因为左边和右边确实不一样，这真是可怕的结果，李政道和杨振宁认为这种想法很可怕。多少个科学家正因为不敢相信这种可怕的结果，才宁可相信老的金科玉律的。再者，如果放弃这个观点是否就意味着要拒绝承认全部最基本的物理定律？这是许多人连想都不敢想的事。
李政道也尝试着以别的方法来解释这种奇怪的物理现象。他做了一些研究，1955年整整一个夏天，他都没有休息，常常到图书馆去查资料，到实验室去做实验。
