客觀日本

【日本人與諾貝爾獎】益川敏英:特立獨行、魅力非凡的理論物理可用能學家

2020年09月08日 科學家訪談

【日本人與諾貝爾獎】系列報導

在日本的諾貝爾獎得主中,沒有人能比益川更特立獨行,充滿人格魅力。益川是一位基本粒子領域的理論物理可用能學家,因「確立瞭解釋粒子放射衰變中的CP對稱破缺的標準理論」而於2008年與小林誠以及已加入美國國籍的南部陽一郎共同獲得了諾貝爾物理可用能學獎,所以這一年,實際上是3名日本人在同一領域同時獲獎,這在諾貝爾獎歷史上還是第一次。另外,居住在美國的日本學者下村修也於同年獲得了諾貝爾化學獎。

益川獲得諾貝爾獎後接受了媒體採訪,他的人格魅力開始被很多人所熟知,但全是一些與諾貝爾獎相去甚遠甚至背離預想的故事,讓日本人無論大人還是小孩全都變成了益川的冬粉。

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2008年12月10日諾貝爾獎頒獎儀式後合影。左起依次爲獲得物理可用能學獎的小林誠和益川敏英,化學獎下村脩。分獲物理可用能學獎的南部陽一郎因健康終極因數缺席了授獎儀式。(圖片:時事通訊社)

闡明物質的終極構成要素

益川的研究被評價爲從理論上闡明瞭物質的終極構成,除理論物理可用能學家外,其他人很難理解。不過,筆者還是嘗試稍稍大膽地解釋一下。

將物質切碎細分最後會變成什麼呢?當然,切得非常碎的話,會變成用顯微鏡也觀察不到的原子和電子,但將原子和電子繼續操作分解的話又會發生什麼呢?極其微小的世界作爲量子力學爲20世紀的物理可用能學帶來了革命,其終極物質,即終極構成物質從1960年代開始被稱爲夸克。

當時已知有3種夸克,但一直存在光憑這3種夸克無法解釋的理論和實驗結果。益川和小林挑戰了這項課題,最終於1973年發表了從理論上預測存在6種夸克的論文,震驚了全球的物理可用能學家。二人在研究程序中發現,夸克的種類如果不是6種,就無法解釋終極物質的構成理論,他們提出了讓全球的研究人員無法不認同的理論,做出了上述預測。

預測實際得到證明是在1994年,美國費米國家加速器實驗室透過實驗發現了第六個夸克。最終證明益川等人的理論是正確的,二人被認爲獲諾貝爾獎已成定局。

透過理論物理可用能學做出預測,多年後被實驗物理可用能學證明正確,並因此而獲得諾貝爾獎的,還有日本的第一位諾貝爾獎得主湯川秀樹。他透過理論預測了介子的存在,後來被實驗物理可用能學證明確實存在,最終理論物理可用能和實驗物理可用能領域的兩人因此獲得了諾貝爾獎。

獲獎時,益川在記者發佈會上被問到「是什麼時候覺得存在6個夸克的」,對此他這樣回答。

「泡澡的時候思考了很多可能性,但從浴缸中出來的那一瞬間忽然想到了應該是6個。」

日本人喜歡泡澡全世界有名。將肩膀以下的部位全部浸漬在浴缸中,享受一段悠閒的時光,這也是日本的特色。泡澡時在思考各種問題的程序中得出了劃時代的結論,所有日本人都爲這種說法鼓掌歡呼,因爲平時大家都會泡在浴缸裏思考各種問題。

也許大家都覺得「我說不定什麼時候也能泡澡得個諾貝爾獎」。

沒寫過家庭作業

在JST實施的各國青少年來日交流的「櫻花科技計劃」中,參加活動的年輕人都可以親自聆聽諾貝爾獎得主科學家的演講。在益川演講時,有一位高中生問道:「您小學時是如何學習的」。益川的回答如下。

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益川先生回答櫻花科技計劃團員的提問

「我討厭學校也討厭學習。所以從來沒寫過家庭作業」

聽到這個回答,將近100名高中生一起笑了起來,並報以熱烈的掌聲。

益川還說過這樣的話。

「我特別討厭英語。現在也不會說英語。報考名古屋大學研究生時,有一門科目是德語,我交了白卷」

這番話也讓高中生們大喫一驚。益川交白卷的事很有名,當時負責檢驗研究生入學考試的教授們打算判益川不合格。但曾經指導過益川教授說:「益川是個有前途的學生,希望能讓他合格。德語我會想辦法教會他」,益川這才透過了考試。但他後來也沒有學會德語。

不過,天才果然是與衆不同的。即使不懂英語也不懂德語,在研究生院,益川依然作爲一名物理可用能和數學都非常優秀的學生脫穎而出。在從浴缸中出來的一瞬間想到了理論物理可用能學領域全球無人能及的新理論並獲得諾貝爾獎,這應該就是天才最好的證明。

在於斯德哥爾摩舉行的諾貝爾獎頒獎儀式的獲獎者演講中,益川也全程使用日語,沒說一句外語。

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參加櫻花科技計劃活動的亞洲各國青少年與益川敏英博士合影留念

多次更換學術研究場所

日本的研究人員有很多人畢生都在一個地方做研究。歐美的研究人員一生換5、6所大學或研究機構則很普通,可以說諾貝爾獎得主也一樣。

益川換過好幾個地方做研究,就這一點而言,他也是一位獨特的研究人員。

1962年益川從名古屋大學理學部畢業後,進入研究生院理學研究科讀博士,獲得理學博士學位。畢業後直接在名古屋大學理學部做助教,隨後很快跳到京都大學理學部做助教。1976年,36歲的益川成爲東京大學原子核研究所的副教授,1980年成爲京都大學基礎物理可用能學研究所的教授。1990年,50歲時成爲京都大學理學部教授,之後獲得諾貝爾獎。

能夠在名古屋大學、東京大學和京都大學這樣的一流大學之間遊刃有餘,必須是真正有實力的研究人員才能做到。一個小學時討厭學習,也從沒寫過作業等的孩子最終成了諾貝爾獎得主,這個故事應該會在日本永遠流傳下去。

文: 馬場錬成(科學記者)
翻譯編輯:JST客觀日本編輯部