日本伟人传

汤川秀树:为废除核武器展开行动的诺贝尔物理奖得主

科学 国际

日本战败不久后的1949年,汤川秀树成为第一个获得诺贝尔奖的日本人。当年的日记细致记录了战争时期他在自己擅长的基础研究与政府要求配合战争工作的夹缝中苦恼不堪的回忆。与汤川私交甚密的物理学家小沼通二曾分析过他的日记,为我们讲述汤川秀树如何用尽后半生去守护人类免受核武器威胁的生平事迹。

物理学家汤川秀树1907年生于东京。身为地理学家、地质学家的父亲次年受聘为京都大学教授,于是一家人搬到了京都。在上小学以前,秀树就已经跟随祖父“素读”过《论语》等中国的四书五经。所谓素读,指的是不讲解意思,只照字面反复朗读的汉文学习法。另外,他也不受限制地阅读了母亲给孩子们买来的杂志,自然而然地喜欢上了读书。

父亲是兴趣广泛的读书人,家中藏书众多。初中时代,秀树在父亲的书房里读到了《庄子》,从此一生倾心。他还热衷于西方的历史书籍,外国小说的译著也是随时阅读。同时,他对几何学也非常痴迷。相较于观察力和记忆力,这位少年更富于逻辑思维能力。

高中时期,他选择了读理科。起初,他热衷于阅读图书馆里的哲学书籍,尤其在邂逅了哲学家田边元的《科学概论》和《最近的自然科学》后,他逐渐对物理学产生了兴趣。

在缺乏导师的环境下坚持奋斗,开创“介子理论”

1900年,物理学界首次发现物质辐射光的能量具有不连续性,无法获取连续任意值,只能取得离散值。1905年,科学家证实光不仅具有波动性质,还具有粒子性质,爱因斯坦提出了相对论。这个时期的重大发现,颠覆了19世纪经典物理学的根基。此后又经过25到27年的时间,最终形成了量子力学。

汤川在位于美国普林斯顿的高等研究所与爱因斯坦交谈,摄于1953年6月(每日新闻社/Aflo)
汤川在位于美国普林斯顿的高等研究所与爱因斯坦交谈,摄于1953年6月(每日新闻社/Aflo)

1924年,正在上高二的汤川在一间西洋书店找到一本弗里茨·莱歇撰写的《量子论》,内心备受震撼,感觉“比以前读过的任何一本小说都要有趣”。1926年考入京都大学物理系的汤川毫不犹豫地直奔理论物理学而去,不停购买关于现代物理学的进口书籍,潜心学习量子理论。

1929年毕业后,汤川走上了研究道路,打算钻研两大课题。一是发展基于量子力学和相对论的全新理论。二是通过量子力学解开原子中央的小小原子核的各种谜团。这两者都是全世界科学家一直试图攻克的难题。此后,汤川为这两个课题付出了毕生心血。

走出校园后,他一直在缺乏导师的环境下刻苦钻研。五年后的1934年,他提出了“介子理论”,将质子和中子的结合解释为“构成原子核的质子和中子通过交换一种被称为‘介子’的粒子所产生的力(核力)而结合在一起”。他在日本数学物理学会发表演讲,并向该学会内刊投稿英文论文,于次年得以刊载。

两年后的1937年,美国和日本在研究宇宙射线的实验中发现了质量与汤川预言一致的粒子。汤川由此成为全世界关注的焦点人物。而旨在发展汤川理论的研究也就此开始,除了日本外,英国等众多国家也都在你追我赶地激烈竞争。

而在此之前,汤川理论粒子与宇宙线粒子的性质存在矛盾的问题已经逐渐显现出来。但1942年,汤川研究团队的谷川安孝和坂田昌一公布一项理论研究成果称,汤川粒子衰变后形成的就是宇宙线粒子。到了1947年,英国物理学家鲍威尔等研究人员确认宇宙线中存在汤川粒子,发现其衰变后会变成宇宙线粒子。次年,美国的加速器实验也确认到了人造汤川粒子。汤川提出的“介子理论”的正确性在观测和实验两方面都得到了验证,1949年,他凭借生平第一篇论文成为首个获得诺贝尔奖的日本人。1950年,鲍威尔也获得了诺贝尔奖。

原子弹轰炸和氢弹实验改变了汤川的人生

日本与美英等国开战的1941年以后,身为京都大学教授的汤川屡次感到迷惘,不知道是否应该继续从事基础科学研究。每次他的结论都是,在自己最能发挥才干的领域做出贡献具有重要意义,基础研究和应用技术一样,都有存在的必要。然而到了1943年,日本政府决定“科学研究唯一的绝对目的就是开展战争”,开始有计划地动员研究人员为军队效力。此时,汤川虽然觉得自己必须参加军事研究,却始终找不到可以做出贡献的课题。最终,他和研究室内几名伙伴一道参加了同事荒胜文策受海军委托开展的关于利用铀原子能的研究开发工作。可是,日本并不生产作为原料的铀,所以研究工作在战败之前就被迫中止,汤川等人也失去了为军方做出具体贡献的机会。

1945年8月6日,广岛遭到原子弹轰炸,汤川在一周后的13日,听去当地调查回来的荒胜介绍了原子弹造成的具体破坏情况。这是在日本宣布战败的两天前。此后,他拒绝了所有讲话和撰写文章的请求,度过了一段“反省和沉思的日子”,到了10月,他给一本周刊杂志投去一篇名为《静默思考》的文章,表达了自己在战后重新出发之际,经过反省后下定的决心。在文中,他坚信“要想让国家的目的和手段得以正当化,前提就是不能与增进全人类福祉这个宗旨相悖”,得出的结论是“从个人、家庭、社会、国家和世界这个系统中把国家单独剥离出来并赋予其绝对权威的这种做法是错误的”。

战后,美国长期垄断原子弹技术,不断开展核试验。前苏联也在1949年拥有了原子弹。对此,美国开始研发威力更大的氢弹,苏联也紧随其后,双方展开了激烈的科技竞赛。1954年3月1日,美国在南太平洋比基尼环礁实施的氢弹实验给事前划定的危险水域之外的大量渔船和周边海岛的居民造成了巨大的损害。由于“第五福龙丸”全体船员受到辐射伤害,以及被放射线污染的金枪鱼在市场上遭到大量丢弃,使得整个日本乃至全世界都知道了此次事件。半年后的9月,一名船员不幸死亡。

针对此次事件,汤川给某报纸投去一篇题为《原子能与人类的转折点》的文章,阐明观点称“保护自身免受原子能威胁这一目的恐怕应该优先于一切其他目的”。

与全球科学家联手致力于实现废除核武器

发生比基尼环礁事件的时候,47岁的汤川担任着京都大学基础物理学研究所所长。除了专业研究和教学任务外,还肩负着其他许多工作,但他仍然努力寻求废除核武器,开始积极从事相关的演讲和撰文活动。从此,他从“思索之人”变成了“行动之人”。

比基尼环礁事件也给英国哲学家和数学家伯兰特・罗素造成了巨大的思想冲击,他找到爱因斯坦商讨此事,后来于1955年发表了获得包括汤川在内的11名科学家签名支持的《罗素-爱因斯坦宣言》。宣言这样写道:“有鉴于在未来的世界大战中,人们肯定也会使用核武器,而这类武器肯定会对人类的生存产生威胁,我们强烈敦促世界各国政府认识并公开承认,通过世界大战并不能达到自己的目的。同时正因为如此,我们强烈敦促世界各国政府寻找出用于解决一切纷争问题的和平手段。”此外,宣言倡导科学家应该召开讨论此类问题的会议,向全世界的科学家和普通民众发出呼吁。

1957年,在加拿大的渔村帕格沃什召开了宣言倡导的科学家国际会议。在矛盾尖锐的冷战格局中,包括美苏在内的各国著名科学家以个人名义齐聚一堂,几乎就所有议题达成了一致意见。汤川也曾出席的这个会议后来被定名为“帕格沃什科学和世界事务会议”,一直延续至今。汤川经常建言献策,以求促进会议健康发展,同时还在日本国内和朝永振一郎等人于1962年成立了“科学家京都会议”,召集赞同《罗素-爱因斯坦宣言》的科学家们共商和平议题。

与此同时,1955年,在世界联邦主义者下中弥三郎的倡议下,汤川等七名学者组建了无党派的“呼吁世界和平七人委员会”,首先呼吁正值成立十周年的联合国从根本上加强改革。汤川对主张世界各国应在保持对立的同时组建一个应对全球性问题的政府这种世界联邦的思想产生了共鸣,在1961年的世界联邦主义者世界协会的全球大会上被选为会长,此后积极履行了四年会长职责。

1975年在国立京都国际会馆召开的日本首届帕格沃什论坛开幕式上,汤川秀树与外国学者握手(时事社)
1975年在国立京都国际会馆召开的日本首届帕格沃什论坛开幕式上,汤川秀树与外国学者握手(时事社)

1975年,日本首届帕格沃什论坛“为实现彻底核裁军的新构想”在京都召开,虽然刚刚大病初愈,汤川仍然坚持发表了《超越核威慑:汤川朝永宣言》,对核威慑论无法带来和平这一问题展开了论证。1981年,他在科学家京都会议上呼吁废除核武器和建立新的世界秩序。然而10天后在病床上撰写的《对和平的祈愿》一文成为他最后的呐喊。三个月后,就在冷战结束的八年前,汤川走完了自己的一生。

标题图片:汤川秀树(摄于1965年,时事社)

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