日本戰敗不久後的1949年,湯川秀樹成為第一個獲得諾貝爾獎的日本人。當年的日記細緻記錄了戰爭時期他在自己擅長的基礎研究與政府要求配合戰爭工作的夾縫中苦惱不堪的回憶。與湯川私交甚密的物理學家小沼通二曾分析過他的日記,將為我們講述用盡後半生去守護人類免受核武器威脅的湯川秀樹的一生。
物理學家湯川秀樹1907年生於東京。身為地理學家、地質學家的父親次年受聘為京都大學教授,於是一家人搬到了京都。在上小學以前,秀樹就已經跟隨祖父「素讀」過《論語》等中國的四書五經。所謂素讀,指的是不講解意思,只照字面反復朗讀的漢文學習法。另外,他也不受限制地閱讀了母親給孩子們買的雜誌,自然而然地喜歡上了讀書。
父親是興趣廣泛的讀書人,家中藏書眾多。初中時代,秀樹在父親的書房裡讀到了《莊子》,從此一生傾心。他還熱衷於西方的歷史書籍,外國小說的譯著也是隨手拿起來就讀。同時,他對幾何學也非常癡迷。相較於觀察力和記憶力,這位少年更富有邏輯思維能力。
高中時期,他選擇了讀理科。起初,他熱衷於閱讀圖書館裡的哲學書籍,而邂逅其中的《科學概論》和《最近的自然科學》後,他逐漸對物理學產生了興趣。
在缺乏導師的環境下堅持奮鬥,開創「介子理論」
1900年,物理學界首次發現物質輻射光的能量具有不連續性,不可取連續任意值,只能取得離散值。1905年,科學家證實光不僅具有波動性質,還具有粒子性質,愛因斯坦提出了相對論。這個時期的重大發現,顛覆了19世紀經典物理學的根基。此後又經過25到27年的時間,最終形成了量子力學。
1924年,正在上高2的湯川在一間西洋書店找到一本弗裡茨·萊歇撰寫的《量子論》,內心備受震撼,感覺「比以前讀過的任何一本小說都要有趣」。1926年考入京都大學物理系的湯川毫不猶豫地敲開理論物理學的大門,不停購買關於現代物理學的進口書籍,潛心學習量子理論。
1929年畢業後,湯川走上了研究道路,打算鑽研兩大課題。一是發展基於量子力學和相對論的全新理論。二是通過量子力學弄清位元於原子核心部分的微小原子核充滿謎團的性質。這兩者都是全世界科學家一直試圖攻克的難題。此後,湯川為這兩個課題付出了畢生心血。
走出校園後,他一直在缺乏導師的環境下艱苦奮鬥。4年後的1934年,他提出了「介子理論」,將質子和中子的結合解釋為「構成原子核的質子和中子借助通過交換一種被稱為『介子』的粒子產生的力(核力)而結合在一起」。他在日本數學物理學會發表演講,並向該學會內刊投稿英文論文,於次年得到了刊載。
兩年後的1937年,美國和日本在研究宇宙射線的實驗中發現了與湯川預言一致的粒子。湯川由此成為全世界關注的焦點人物。而旨在發展湯川理論的研究也就此開始,除了日本外,英國等眾多國家也都在暗暗比拼較量。
不過在此之前,湯川理論粒子與宇宙線粒子的性質存在矛盾的問題已經逐漸顯現出來。1942年,湯川研究團隊的谷川安孝和阪田昌一公佈一項理論研究成果稱,湯川粒子衰變後形成的就是宇宙線粒子。到了1947年,英國物理學家鮑威爾等研究人員確認宇宙線中存在湯川粒子,發現其衰變後會變成宇宙線粒子。次年,美國的加速器實驗也確認到了人造湯川粒子。湯川提出的「介子理論」的正確性在觀測和實驗兩方面都得到了證實,1949年,他憑藉生平第一篇論文成為首個獲得諾貝爾獎的日本人。1950年,鮑威爾也獲得了諾貝爾獎。

