科學研究 - 【日本人與諾貝爾獎】天才少年湯川秀樹——日本第一位諾貝爾獎得主

日本人第一次獲得諾貝爾獎是在1949年，太平洋戰爭戰敗後的第四年。當時，很多城市都在美軍的空襲中化爲廢墟，百姓食不果腹，爲了生存拼盡全力。

這時傳來京都大學教授湯川秀樹成爲日本第一位諾貝爾獎得主的新聞。湯川當時僅42歲，在亞洲人中是繼印度作家羅賓德拉納特·泰戈爾和物理可用能學家錢德拉塞卡拉·拉曼之後的第三位諾貝爾獎得主。

那個時候，日本國民第一次瞭解到諾貝爾獎是世界上最有價值的獎項。全國上下對在理論物理可用能學這個深奧的領域，能獲此殊榮感到非常驕傲，從此也激發了日本人的自信心。

湯川出生於京都，曾在大阪居住過一段時間，但人生的大部分時間都是在京都度過的。從5歲左右開始就被祖父要求誦讀中國的古文。雖然湯川並不理解那些古文的意思，只是單純地跟着祖父朗讀，但逐漸養成了習慣，長大後對閱讀也沒有任何牴觸。

湯川獲獎成名後，經常被人拜託題字。或許是出於誦讀中國古文的經歷，他根據中國戰國時期的思想家莊子的《秋水》中的最後一句話，寫下了「知魚樂」。

當時報導湯川獲諾貝爾獎的報紙

獲獎時的湯川秀樹

高中時閱讀英文版《量子論》

中學時代的湯川是一個沉默寡言，毫不起眼的少年。甚至被父親說過「不知道在想什麼」。

不過，湯川在少年時代就展現出了自己的才能，他用4年時間讀完中學，然後跳級進入三高（現爲京都大學）。1924年，高二的湯川開始閱讀物理可用能學文獻，經常前往丸善京都支店的外文書籍區，在數學和物理可用能學的書架前度過了許多時光。

在那裏，湯川看到了德國物理可用能學家弗裏茨·賴歇（Fritz Reiche）寫的《量子論》，是德語的英文譯本。湯川晚年跟後輩提起這段往事時說：「光憑高中學的物理可用能知識很難完全理解書中在講什麼。正因爲有不懂的地方，才覺得賴歇的書有趣。比之前讀過的任何一本小說都有趣」。

透過這本書，湯川自學了德國物理可用能學家馬克斯·普朗克1900年提出的量子假說和丹小麥物理可用能學家尼爾斯·玻爾1913年提出的原子結構學說以及相關的原子、分子和光譜學等。

預言存在介子，促進量子論隊形變換

原子核是非常微小的顆粒，半徑約爲1×10^(-14)米，由質子和中介子構成。質子帶正電，彼此之間會相互排斥，而中介子不帶電，沒有作用力。儘管如此，核子仍然緊緊聚集在一起，因此湯川認爲一定是因爲還存在其他的「核力」。

湯川把具備這種核力的粒子命名爲介子。他認爲，質子和中介子透過像投接球一樣相互投擲介子實施了緊密結合。

湯川的介子理論源自海森堡、愛因斯坦、查德維克等創立量子力學的優秀先驅者們的成果，是在量子力學的黎明期誕生的劃時代理者論。

湯川在半徑約爲1×10^(-14)米的極微小世界中計算出介子的質量約爲電子的200倍。由於質量介於質子和電子之間，所以湯川將其命名爲介子。

1934年，湯川在於大阪和東京舉辦的日本數學物理可用能學會上發佈了上述研究結果，第二年（1935年）又在英文學術雜誌上發表了題爲「關於基本粒子的相輔作用Ⅰ」的論文。不過，論文反響平平，同年1月湯川向英國《自然》雜誌投遞了介紹介子理論的簡報，但未被採用。

但是在1937年，美國加州理工學院的物理可用能學家安德森和内德米爾等人，在雲室中留下的宇宙射線徑跡中，發現了質量約爲電子200倍的粒子，湯川理論立刻受到關注。

試譯：著作《向創造飛躍》（講談社學藝文庫）

湯川接連獲得諾貝爾獎提名

湯川首次被提名爲諾貝爾獎候選人是在1940年。據後來瞭解，諾貝爾獎評選委員會詳細查證了湯川預言的介子，並撰寫了一份報告。

受第二次世界大戰影響，1940年至1942年暫停了諾貝爾物理可用能學獎的頒發。1941年放大太平洋戰爭，日本被全球的科學界孤立起來。不過，因發現電子的波動性而於1929年獲得諾貝爾物理可用能學獎的法國物理可用能學家德布羅意公正地評價了湯川的成就。他於1943和1944年連續2年提名湯川爲諾貝爾獎候選人。

戰爭結束後，湯川於1945年、1946年和1948年也分別獲得外國著名理論物理可用能學家的提名，他的成就在業界得到的評價越來越高。對湯川獲獎起到決定性作用的，是英國物理可用能學家鮑威爾。鮑威爾在宇宙射線中發現介子，證明了湯川預言的正確性。

鮑威爾認爲，從太空深處飛向地球的高能宇宙射線中肯定存在湯川預言的介子。因此他想到一個方法，即製作厚的照相底片，在位於高原上的天文觀測站放置一週時間，沖盡後調查留在底片上的粒子徑跡。爲尋找未知粒子，鮑威爾在全球各地的高原反復實驗，終於在1947年發現了粒子徑跡。

1948年，加州大學物理可用能學教授勞倫斯等人嘗試利用名爲迴旋加速器的加速器來形成湯川介子。從鮑威爾等人的發現中得到啓發的勞倫斯調查了迴旋加速器生成的徑跡。不出所料，此次也發現了目標粒子。不僅是宇宙射線，還利用加速器人工形成了介子，由此證明湯川的預言是正確的。

1949年，提名湯川爲諾貝爾獎候選人的研究人員達到11人。其中1人未趕上提名截止日期，被順延至第二年。剩下的10位提名者中，有6人爲麻省理工學院的物理可用能學家，此外還包括憑藉膠體的基礎研究於1926年獲得諾貝爾化學獎的瑞典化學家斯韋德貝里等重規模人物。

諾貝爾物理可用能學獎委員會抽調6人詳細進行了研究，最終5人同意將當年的諾貝爾物理可用能學獎單獨授予湯川，1人反對，認爲透過實驗物理可用能學證明了介子存在的研究人員應該與湯川共同獲得該獎項。不過，瑞典皇家科學院的大會決定按照委員會的推薦，將獎項單獨授予湯川。