但是，当时李政道对这篇论文的出发点是否正确持严重怀疑。一次，杨振宁到哥伦比亚大学来看李政道，李把他的看法告诉了杨。经过激烈的讨论，杨同意了李的意见，还共同署名，李前杨后，发表了论文《重粒子守恒和普适规范转换》。
这件事使他们重拾合作，这也是他们物理生涯中富有浪漫和神奇色彩的一段。李政道在他的文章《破缺的宇称》中有如下描述：“从1956年到1962年，杨和我共同写了32篇论文，范围从粒子物理到统计力学合作紧密而富有成果，有竞争也有协调。我们在一起工作，发挥出我们每个人的最大能力。合作的成果大大多于每个人单独工作可能取得的成果。”
他们共获诺贝尔奖的合作成果，就是产生在这个时期。
宇称不守恒的发现，被誉为20世纪物理学中的革命。根据《李政道传》所写，这一发现是由李政道先找到突破口的：
1956年大约是4月底和5月初的一天上午，杨振宁开车从长岛来纽约哥伦比亚大学看李政道，在李的办公室里进行了讨论。不久，杨振宁要移动他停在街上的汽车，他们就走到街上。把车停好后，由于饭馆都还没开门，他们就近在125街和百老汇大街路口的白玫瑰咖啡厅边喝咖啡边讨论。李政道把最近的工作以及宇称不守恒的突破性想法，统统告诉了杨振宁。
杨振宁激烈地反对李政道所说的一切。但经过反复的讨论，他逐渐被说服。午饭后，他们回到李政道的办公室，杨已经完全被说服，并表示愿意与李合作。他还提出了一个很重要的建议，就是劝李不要急忙发表上述那篇论文。他说，这是一个非常热门的突破，应该用最快的速度，将整个弱作用领域一下子都占领下来。这样更加完整，有更大的意义。
李政道觉得十分有道理，同时觉得如有杨振宁的参加，会使整个事情做的更好。
两人开始了友好的竞赛。他们在大约两周内完成了全部的β衰变分析。这需要进行大量计算。两人在计算能力上不相上下，都做出了贡献。
一个月后他们完成了对这些过程的分析，写出了论文。这篇论文是由李政道执笔，署名也是李政道在前。这就是轰动一时后来获得1957年诺贝尔奖的那篇论文。
决裂
1957年10月，瑞典皇家科学院宣布，把当年的物理奖授予李政道和杨振宁。
11月，李政道要为去斯德哥尔摩领奖做准备。他们都要写发言稿和讲演稿。那时，在诺贝尔奖委员会通知以及所有媒体的报道中，两个名字的次序都与获奖论文的署名一样，李政道在先，杨振宁在后。
“没有想到”，书中写道，当他们到了斯德哥尔摩，杨振宁忽然提出，授奖时他希望能按年龄顺序在李政道之前受奖，而他夫人杜致礼则想在出席晚宴时让国王作陪，也就是说，在进入晚宴会场时她要走在最前面，杨振宁次之排在第二名，由皇后作陪。
李政道对此大为惊讶，不同意这么做。但是，杨振宁又去求李政道夫人秦惠。秦惠对李政道说，假如为这件事闹出笑话，让外国人看不起，太丢脸。这样李才勉强地同意。
这是一个插曲，李政道虽心有不快，但很快被诺奖的荣耀冲淡。而不久后的一篇文章却让他们走向分裂---1962年5月12日出版的美国《纽约客》杂志上刊登了伯恩斯坦写的《宇称问题侧记》，记述李杨合作发现宇称不守恒的故事。
当时，李政道已经回到普林斯顿高等研究院。四月他收到伯恩斯坦文章的校样，没作什么修改。可是杨振宁却提出了许多意见。他说，文章里有“某些令人痛苦的地方”，要和李政道讨论。
杨振宁提出，文章中的某些地方，他希望名字写在李政道之前，另外，他夫人杜致礼的名字也要放在秦惠之前，因为杜致礼年长一岁。第二天，杨振宁到李政道家里提出，凡是文章里提到“李和杨写了”的地方都要加一个注，说明是出于字母排序的习惯。
对杨振宁的这些要求，李政道觉得太无聊。当天晚上，杨又打来电话，说那些注或许可以不加，但文章里都要写成“杨和李”。
李政道感到失望，只好建议他们今后不再合作。书中说，杨振宁随即变得十分激动，开始哭起来，说他是非常愿意继续合作的。但李政道感到无可奈何。最后他们都同意暂停合作。
当年11月，李政道向奥本海默递交了辞职书。奥本海默对此感到非常遗憾，他尖锐地说，李政道应该不要再做高能物理，而杨振宁应该去看看精神医生。
各执一词
当然这只是李政道一方的表述，在《李政道传》中，作者季承也尽量引入杨振宁的表述，以求平衡。
杨振宁写于1982年，于1983年出版的《文集》里，在《初识李政道》一文里写道：“他才华出众，刻苦用功。我们相处得颇投机，很快就成了好朋友。费米做了他的学位论文导师，但他总是转而向我寻求指导。因此，在芝加哥的岁月里，事实上我倒成了他的物理老师。”
在《和李政道的最后的合作》一文的后记里，杨振宁对两人的合作做了总结：“我对他就像一位兄长。在粒子物理和统计力学领域里，我在1950年代初就已经成了名。我们的合作关系中，我是资深的一方。敏锐地警觉到不应该挡住他的道，我便有意识地往后靠，尽量在事业上扶持他，同时，在公开场合对我们合作关系的实质严格地保持缄默”
在写于1982年的《获诺贝尔奖的论文产生经过》一文后记里，杨振宁的版本与李政道截然不同：“我们的讨论集中在θ－τ之谜上面。在一个节骨眼上，我想到了，应该把产生过程的对称性同衰变过程分离开来。于是，如果人们假设宇称只在强作用中守恒，在弱作用中则不然，那么θ和τ是同一个粒子且自旋、宇称为0－(这一点是由强作用推断出的)的结论就不会遇到困难李政道先是反对这种观点。我力图说服他，后来他同意了我的意见。”
无解的谜局
李杨之间的恩怨，其影响远远超出了个人范畴，延伸到了日后中国基础学科的发展。
1972年，杨振宁和李政道先后回国访问，深刻地影响了中国的科学事业。季承写道，围绕着高能物理的发展，过去在中国素来就有不同的意见。但是，自从李杨这两位华裔诺贝尔奖得主自天外归来、陆续回国访问并介入其间，这一分歧就带有了浓厚的个人意气的色彩，成了李杨不和的易地之战。
例子很多：李政道主张建高能加速器，杨振宁反对；李政道主张重视基础科学，杨振宁力主搞应用科学；李政道创立特殊的考试办法帮助中国学子赴美留学，杨振宁就说是“丧权辱国”，等等。
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