1937年，“七七事变”标志着中国人民抗日战争全面爆发。由于平津很快沦陷，中国北方的三所著名大学：清华大学、北京大学、南开大学，在教育部的指令下先迁到湖南长沙，组成国立长沙临时大学；又于1938年春迁到云南昆明，更名为国立西南联合大学（简称“西南联大”）。
杨振宁大学入学考试准考证
西南联大物理系由清华大学、北京大学、南开大学三校物理系组成，师资力量雄厚，在多个分支学科都有学术造诣很深的学者，一门课可以由多位教授讲，而一位教授也可以开讲多门课程，因而研究生课程内容十分精彩、丰富。
1941年秋，黄昆在燕京大学毕业后，经葛庭燧先生介绍，被西南联大物理系聘为助教。黄昆到了昆明，见到了西南联大物理系系主任饶毓泰先生。
从左至右：饶毓泰、邱宗岳、杨石先
黄昆在这里如饥似渴地吮吸着物理学知识的精华。他不但听物理系高年级以及研究生的许多课程，还选学了多门数学系课程，如群论、微分几何等等。
黄昆在第一年里旁听了六门物理和数学的课，尽管课后不复习，大部分内容没有真正完全弄通，但仍感到得益不少，一是开阔了眼界，二是不同程度地学到几个领域的一些更深的知识，如分析化学、电磁理论、群论。他后来的体会是：“较广的知识只要概括地有些了解，遇到问题时就可能用得上，在用之中把它掌握起来。”
黄昆、杨振宁、张守廉三人学习思考风格迥异，但都是天赋极高、聪明绝顶的人。杨振宁比黄昆小三岁，经常穿着一身旧军装改成的衣服，整天背着一个大书包，黄昆叫他“小孩背着大包裹”。杨振宁全面发展，数学功底尤其深厚。张守廉有点怪，物理直觉非常好，人称“张怪”。
1942 年夏天，他们都报考了西南联大的研究生。黄昆、杨振宁、张守廉三人虽然导师不同，但所学课程是统一开设的，所选课程大多相同，在一起上课。
西南联大的学风非常好，老师一般备课很认真，学生习题做得很多。联大期间给黄昆印象最深的是吴大猷先生的课。2000 年3 月4 日，得知吴大猷先生去世的消息，60 年前的听课情形又浮现在黄昆眼前：
杨振宁与吴大猷(1982年摄于纽约石溪)
抗战爆发以来，物价飞涨，远远超过名义工资增长幅度。昆明的物价是国民党统治区最高的。到了1943 年的下半年，也即黄昆在西南联大读研究生的第二学年，实际生活水准下降了98%，在整个抗战时期，这是生活水准最低的时期，研究生补助金更是无法维持基本生活。
于是黄昆、杨振宁、张守廉三个人分享了一个在昆华中学的教员职位，需教三个班，每人教一个，学校提供一座新建筑角落里的一间住房给他们三个人合住。
当时大学校园内不供应喝开水，联大学生泡茶馆盛行，黄昆等三人养成了一个习惯，每天晚饭后回宿舍前，花一到两个小时在茶馆里喝茶。他们的课余时间主要就是在茶馆里度过。到了后来，他们泡茶馆的主要目的，已不是为了喝水，而是为了交流。
黄昆从小酷爱争论，他们三个人走路、喝茶，都争论不休，讨论各门学科，尤其是物理与数学。由于他们三个人一段时间里几乎形影不离，又都是学习尖子，因而成为西南联大十分著名的“三剑客”。
黄昆和杨振宁1983年摄于北京
杨振宁在1989 年一篇为祝贺黄昆70 大寿而撰写的题为《现代物理和热情的友谊》的文章中写道：
“那些辩论当中，我记得黄昆是一位公平的辩论者。他没有坑陷对手的习惯。我还记得他有一个趋向，那就是往往把他的见解推向极端。很多年后，回想起那时的情景，我发现他的这种趋向在他的物理研究中是完全不存在的。
我们无休止地辩论着物理里面的种种题目。记得有一次，我们所争论的题目是关于量子力学中‘测量’的准确意义。这是哥本哈根学派的一个重大而微妙的贡献。那天，从开始喝茶辩论到晚上回到昆华中学；关了电灯，上了床以后，辩论仍然没有停止。我现在已经记不得那天晚上争论的细节了，也不记得谁持什么观点。但我清楚地记得我们三人最后都从床上爬起来点亮了蜡烛，翻着海森堡的《量子理论的物理原理》来调解我们的辩论。”
黄昆、张守廉和杨振宁（1992年6月1日摄于北京大学为周培源先生举行的生日会上）
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