汤川秀树：一个获得诺贝尔奖的日本人
2019-5-20 青野云麓
汤川秀树（1907-1981），日本著名物理学家，毕业于京都帝国大学（现京都大学）和大阪帝国大学（现大阪大学）。历任京都帝国大学、东京帝国大学（现东京大学）教授。1948年，赴美国任哥伦比亚大学教授。1949年，因在核力的理论基础上预言了介子的存在，时任京都大学教授的汤川秀树获得当年的诺贝尔物理学奖。1955年返回日本。他从电磁理论得到启发，于1935年提出了关于核子力的“介子理论”。他也是第一个获得诺贝尔奖的日本人。
1907年1月23日出生在东京的一个知识分子家庭。第二年，全家搬到京都。父小川琢治是京都大学地学教授，也是一位著名的地质学家和地理学家，而且兴趣十分广泛，爱好考古、书画、刀剑、围棋和中国文化，家中藏有丰富的书籍。生活在书香之家，汤川秀树从小就喜爱图书，养成了爱读、多想、勤写的好习惯。他的父亲是个开明的人，不像其他日本家庭那样硬要孩子遵命选择职业，而是谆谆诱导汤川秀树自己去抉择未来。勤奋向上的汤川秀树在他迈进大学的门槛时，决定专心致志地攻读物理学，还特地选定了当时新兴的量子物理学当作自己进击的目标。那个时候，日本的科学还是很落后的，量子物理学更是一片空白。汤川秀树的决定是十分大胆的，也是带有风险的，但是他毫不畏惧，充满信心地开始了对微观世界的探索。他千方百计地搜集和购买各种关于量子物理的书刊，广泛阅读欧洲、美国的科学家们最新发表的论文，虚心拜一位有名的物理学教授为师。这样，汤川秀树在大学里打下了坚实的知识基础。
1932年因入赘汤川家改姓汤川，并来到大阪，担任帝国大学的讲师，同时，继续从事原子核结构的研究。他废寝忘食地思索，患了轻微的失眠症，白天头脑总是模模糊糊的，一到晚上又难以入眠，而且头脑越来越清醒。他躺在床上看着天花板，对原子核结构的五花八门的想法便都浮现在脑海里。可是第二天，脑子昏昏沉沉，又什么都忘得一干二净了。怎么办呢？汤川秀树索性在枕头旁边准备好笔和本子，待思想的火花一出现，马上抓住记下来。说也奇怪，他晚上以为想得很妙、很有价值，第二天一看笔记，却毫无价值。经过无数次的失败、艰辛的探求，他终于在1934年10月，发现了基本粒子的一个崭新的天地——介子家庭，为量子物理学的发展作出了卓越的贡献。
汤川秀树是一位没有到过欧美留学，而是在日本国土生土长起来的理论物理学家。汤川秀树自谦地说：“我不是非凡的人，而是在深山丛林中寻找道路的人。”但是，他的成功告诉人们：在落后的条件下，勤奋探求，勇往直前，同样可以到达光辉的顶点。他的成功，他的荣誉，成为激励日本人民在战后废墟上进行建设的精神力量。
介子假设
在大阪大学工作不久，在1935年汤川秀树提出介子学说，以“基本粒子的相互作用”为题，发表了介子场论文。当时，量子电动力学正处于草创阶段，人们已逐渐认识到，电磁相互作用可以看作是在荷电粒子之间交换光子，光子是电磁场的“量子”，它以光速运动因而静质量为零。参照这一理论，汤川把核力设想为带有势函数U（x,y,z,t）的特定场中的相互作用，这种场导致所谓U量子，U量子是核强相互作用时交换的粒子，其静质量约为电子的200倍（后来命名为“介子”），即质子和中子通过交换介子而相互转化（《论基本粒子的相互作用》）。
他预言，作为核力及β衰变的媒介存在有新粒子即介子，还提出了核力场的方程和核力的势，即汤川势的表达式。按照这一理论，质子和中子通过介子可以带正、负电荷或者是中性的，一个介子可以转化为一个电子和不带电的轻子（即中微子）。交换介子而互相转化，核力是一种交换介子的相互作用。1937年C.D.安德森等在宇宙线中发现新的带电粒子（后被认定为μ子）之后，经C.F.鲍威尔等人的研究，于1947年在宇宙射线中发现了另一种粒子，认定是汤川秀树所预言的介子，被命名为π介子。
汤川秀树和坂田昌一等人在1937年展开了介子场理论的研究。1947年提出了非定域场理论，试图解决场的发散问题。在1953年9月在京都召开的国际理论物理学会上，汤川秀树发表了非定域场的统一理论。
汤川喜欢沉思，不好交际，但思想上勇于探索，敢于提出创见。他的预言，正如狄拉克正电子预言一样，显示了理论的巨大威力。汤川理论推动了介子物理学的发展。他的成就促成了日本物理学的发展。例如他1942年“论场论的基础”一文启发了朝永振一郎提出重正化理论。他领导的研究所成了生物物理学和宇宙学等新学科的中心。他还积极参加了反对核武器的世界和平运动。
1949年诺贝尔物理学奖授予汤川秀树，以表彰他在核力的理论基础上预言了介子的存在。他是第一个获得诺贝尔奖的日本人。
与胡兰成的交往：中国作家、书法家、文学批评家、政论家胡兰成居日本三十年，与汤川秀树是学问上的知己，胡有相关著作《自然学》，专为他和数学家冈洁而写。两人与1970年相识，其后往来密切。
我认为觉悟到生活的意义而活在世上才是真正的现实主义的生活方式。－－（日本）汤川秀树