戰(zhàn)火中走出的日本諾獎(jiǎng)得主

龔志偉

1935-1955年間，一批日本人的研究興趣轉(zhuǎn)向理論物理學(xué)懸而未決的難題。這些人自學(xué)量子力學(xué)，建構(gòu)自己的電磁學(xué)量子理論，甚至猜測新微子的存在。這批矢志探索物理世界的日本人置身于一個(gè)動(dòng)蕩年代，他們的住所被夷平，食不果腹。可就是這樣一個(gè)最惡劣的年代，卻成為科學(xué)的黃金歲月。戰(zhàn)后，當(dāng)麻木的日本人站在滿目瘡痍的廢墟上審視周遭的時(shí)候，他們的物理學(xué)家們幾度將諾貝爾獎(jiǎng)帶回日本。

仁科芳雄帶回“哥本哈根精神”

1854年美國海軍準(zhǔn)將佩里的戰(zhàn)艦強(qiáng)行敲開了日本的大門，結(jié)束了后者長達(dá)兩百年的鎖國。日本人意識(shí)到，只要不掌握現(xiàn)代技術(shù)，強(qiáng)軍便無從談起。倒幕成功后，維新政權(quán)派遣年輕人留學(xué)德、法、英、美諸國，學(xué)習(xí)語言、科學(xué)、技術(shù)和醫(yī)學(xué)，并在東京、京都和各地建立西洋式的高校。

在中日甲午戰(zhàn)爭、日俄戰(zhàn)爭和第一次世界大戰(zhàn)中接連攫取巨額利益的日本，在追尋科技的道路上也獲得了成功。1917年，具有半官方色彩的理化研究所在東京成立。盡管設(shè)立的初衷是為工業(yè)提供技術(shù)支持，理化研究所也開展基礎(chǔ)研究。

理化研究所的年輕學(xué)者仁科芳雄于1919年被派往英、德，隨后在位于哥本哈根大學(xué)的波爾實(shí)驗(yàn)室呆了六年，他同克萊因合作測量出光子與電子相互碰撞的或然性。兩種粒子的互動(dòng)奠定了電磁學(xué)——也就是今日所稱的量子動(dòng)力學(xué)——的理論基礎(chǔ)。

仁科芳雄在1928年回到日本時(shí)，帶回了“哥本哈根精神”，這是一股鼓勵(lì)科研民主的風(fēng)氣，任何人都可以暢談自己的想法并挑戰(zhàn)權(quán)威。諸如海森堡和狄拉克等一流物理學(xué)家也受邀造訪此地，拓展了日本學(xué)者們的視野。

年輕學(xué)者崛起

能真正聽懂海森堡講座的學(xué)生很少，比如喜歡坐在講堂角落里的朝永振一郎。他還是一名大學(xué)生時(shí)，便花了一年半功夫靠著原版論文自學(xué)量子力學(xué)。日本物理學(xué)的老前輩長岡半太郎痛感海森堡、狄拉克這些人在二十多歲時(shí)就早早發(fā)現(xiàn)了新理論，而同齡的日本學(xué)者們還在孜孜矻矻地埋首抄錄講座筆記。然而長岡已趕不上時(shí)代潮流，朝永在多年后坦言：“我聽長岡老先生的課，受益不多。”

朝永振一郎和他的同學(xué)、同事湯川秀樹生來就具備成功的一切要素。兩人祖上都是武士，朝永父親是西方哲學(xué)教授，湯川父親則是地質(zhì)學(xué)教授。湯川幼年從祖父學(xué)習(xí)儒家經(jīng)典，在接觸了道家思想后萌生了探索科學(xué)奧秘的志向。引領(lǐng)朝永走上科學(xué)道路的是1922年愛因斯坦在京都開設(shè)的一堂講座，以及年少時(shí)飽讀的那些科普書籍。

1932年，朝永加入了理化研究所的仁科芳雄研究組，湯川則前往大阪大學(xué)，躊躇滿志的他立志攻克當(dāng)年最難的課題，一個(gè)困擾了量子電動(dòng)力學(xué)二十多年的“頑疾”。湯川的一位老師在給他的評語中寫道：“該生自尊心強(qiáng)，意志堅(jiān)定。”多年后，湯川回憶這段艱苦的研究歲月時(shí)寫道：“我每天都把當(dāng)天萌發(fā)的新想法揉碎，每晚沿著鴨川（近畿地區(qū)一條大河）走回宿舍的路上，總是感到郁悶?！弊罱K，湯川換了一個(gè)較容易的課題：質(zhì)子和中子相互作用力的性質(zhì)，他發(fā)現(xiàn)這取決于中間穿過的粒子的數(shù)量，這一研究成果用英文發(fā)表在1935年《物理數(shù)學(xué)公報(bào)》上。與此同時(shí)，朝永在仁科芳雄小組埋首探索量子電動(dòng)力學(xué)，并于1937年遠(yuǎn)赴萊比錫大學(xué)，與海森堡一道致力于原子核力的理論研究。

量子物理學(xué)的黃金歲月隨著戰(zhàn)爭的爆發(fā)戛然而止。新物理學(xué)的創(chuàng)始人們，諸如德國哥廷根等歐洲一流學(xué)府的俊彥們各奔東西，大多數(shù)人去了美國。

糟糕的經(jīng)濟(jì)使得實(shí)驗(yàn)捉襟見肘，朝永一家蝸居在實(shí)驗(yàn)室里，這棟樓的半壁已毀于轟炸。

實(shí)驗(yàn)室成為庇護(hù)所

1941年底太平洋戰(zhàn)爭爆發(fā)，這時(shí)的湯川秀樹已是京都大學(xué)的教授。彼時(shí)馬克思主義哲學(xué)在日本知識(shí)界很有影響力，湯川的學(xué)生中也有兩位持激進(jìn)政見者，武谷三男和坂田昌一，他們非常痛恨日本軍國主義。一次武谷在左翼雜志《世界文化》上發(fā)表的一篇談馬克思主義的文章引起了當(dāng)局的注意，他被關(guān)押了六個(gè)月，最后還是湯川拜托德高望重的仁科芳雄，在仁科的多方奔走下才得以釋放。盡管湯川秉持不談?wù)蔚牧觯谀莻€(gè)黑暗的年代，他的實(shí)驗(yàn)室仍然是進(jìn)步人士們的庇護(hù)所。

戰(zhàn)時(shí)，湯川也被政府分派了軍事科研任務(wù)，不過他每周只干一天，他對科研的內(nèi)容只字不提，只是每次去軍方實(shí)驗(yàn)室的路上都會(huì)默默地翻閱《源氏物語》。在東京文理大學(xué)（今筑波大學(xué)）任教的朝永振一郎參與的軍事項(xiàng)目較多，他和東京大學(xué)的小谷正雄合作發(fā)展了磁電管理論，它可以被應(yīng)用到海軍的雷達(dá)裝置上。一次，已為納粹德國服務(wù)的海森堡托一名潛艇艦長寄給朝永一份材料，上面介紹了他最近給德國軍方發(fā)明的量子互動(dòng)測量裝置，它的核心是關(guān)于波動(dòng)的理論，于是朝永馬上應(yīng)用在雷達(dá)波導(dǎo)裝置上。

東京一帶的年輕物理學(xué)家想方設(shè)法繼續(xù)自己的理論研究，他們在每周六舉辦研討班。1944年，一批曾被軍方調(diào)用的年輕物理學(xué)家被允許回到大學(xué)校園，即便如此，留給科研的時(shí)間依舊不多。一名學(xué)者的房子被美軍轟炸機(jī)炸毀了，另一名應(yīng)征入伍，還有一人在收到入伍通知書后房子被炸了……研討班的地點(diǎn)搬遷了好多次。身體虛弱的朝永有時(shí)只能躺在病床上指導(dǎo)學(xué)生。

1943年，仁科芳雄在給軍方論證原子彈的可行性時(shí)提出，只要資金和時(shí)間都充裕，日本是造得出原子彈的，為此他安排了一些學(xué)生參與這個(gè)項(xiàng)目?，F(xiàn)在看來，當(dāng)年仁科是想借助原子彈項(xiàng)目為物理學(xué)研究輸血，從而使日本物理學(xué)的菁英能撐到戰(zhàn)爭結(jié)束。政府要求武谷三男也加入研究，耿直的武谷堅(jiān)稱日本絕對無法研制出核武器，于是再度被投入監(jiān)獄。直到戰(zhàn)爭結(jié)束，該項(xiàng)目一共只造出一枚郵票大小的鈾金屬片。

糟糕的經(jīng)濟(jì)使得實(shí)驗(yàn)捉襟見肘。朝永一家蝸居在實(shí)驗(yàn)室里，這棟樓的半壁已毀于轟炸。當(dāng)時(shí)已任東京大學(xué)助教的南部陽一郎成天穿著一套軍服（因?yàn)闆]有別的衣服），每晚只能在課桌上鋪一些干稻草睡覺，與南部“臥室”一墻之隔的是另一名拖家?guī)Э诘慕淌凇?/p>

吃飽是每個(gè)人的頭等大事。南部有時(shí)能在東京的魚市上買到一點(diǎn)沙丁魚，每周末還會(huì)去鄉(xiāng)下碰碰運(yùn)氣，看能從農(nóng)民那里買到點(diǎn)什么。

天文物理學(xué)家早川幸男也曾寫到過，“最近一次研究會(huì)議上，上峰決定調(diào)撥理化學(xué)研究所附近的一棟別墅作為電子理論研究之用，它幸運(yùn)地躲過了轟炸……本來，研究班已到了難以為繼的地步，畢竟皆川的房子在四月份被炸彈摧毀，翌月實(shí)驗(yàn)室又遭到重創(chuàng)。七月，實(shí)驗(yàn)室被搬遷到小諸城，包括我在內(nèi)的四名物理學(xué)家也隨行至此。宮島龍興也搬到了這座小鎮(zhèn)，我們在那里繼續(xù)研究，直到1945年底?！?/p>

湯川秀樹獲日本第一座諾獎(jiǎng)

日本投降后，日本的物理學(xué)家與美國同行們重新建立了聯(lián)系，他們對美國人的感情很復(fù)雜。一方面，美國在廣島和長崎兩次投下原子彈，縱然日本的反戰(zhàn)人士們也難以接受，另一方面，盟軍對日本的占領(lǐng)帶來了自由，美國人也釋放了相對的善意，令日本民眾從戰(zhàn)爭造成的愴痛和物資匱乏中慢慢解脫出來。

當(dāng)時(shí)年輕人常造訪麥克阿瑟建立的一座圖書館，里邊藏有從美國運(yùn)來的大批西方期刊，它是盟軍占領(lǐng)初期物理學(xué)家了解戰(zhàn)爭期間西方學(xué)界動(dòng)態(tài)的寶庫。

出生于英國的物理學(xué)家弗里曼·戴森回憶道，1948年他的導(dǎo)師漢斯·貝特曾在1948年收到第一、二期《理論物理學(xué)進(jìn)展》，這是湯川秀樹在戰(zhàn)后辦的一份物理學(xué)期刊，印在粗糙、泛黃的紙張上。朝永發(fā)表在第二期上的一篇論文，與美國物理學(xué)家朱利安·施溫格的核心理論基本暗合?！霸诨靵y和破壞的環(huán)境下，朝永在日本矢志不渝地堅(jiān)持物理學(xué)研究，他的研究方向某種程度走在世界同行們的最前列。他苦心孤詣地推動(dòng)量子力學(xué)的進(jìn)步，根本沒有哥倫比亞大學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)備，卻先于施溫格五年奠定了新量子電動(dòng)力學(xué)的基礎(chǔ)?！?戴森寫道。

普林斯頓高等研究院院長羅伯特·奧本海默邀請湯川赴美，后者在普林斯頓和哥倫比亞大學(xué)逗留了年余，隨后于1949年獲得了日本人的第一座諾貝爾獎(jiǎng)。

或許在那個(gè)特殊環(huán)境下，日本人對導(dǎo)師和研究機(jī)構(gòu)的忠誠精神暫時(shí)被打破，從而釋放了自由的思想。

戰(zhàn)爭環(huán)境里的奇跡

朝永也在戰(zhàn)后造訪了高等研究院，那里先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備和充裕的資金讓朝永激賞不已，但他思鄉(xiāng)心切，在寫給門生的一封信里說道：“我感覺自己仿佛是在天堂接受流放?！彼诿绹毫袅艘荒甓嗑蛦⒊虤w國了。1965，朝永因其在量子力學(xué)上的貢獻(xiàn)，與施溫格、理查德·費(fèi)曼分享了諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)，這是日本的第二座諾獎(jiǎng)。

日本戰(zhàn)敗的第八年，湯川和朝永在東京和京都兩地主辦了一場理論物理學(xué)國際研討會(huì)。五十五名外國頂尖物理學(xué)家受邀參會(huì)，其中就有奧本海默。據(jù)說，奧本海默一度渴望游覽美麗的瀨戶內(nèi)海，卻遭到湯川婉言謝絕，湯川擔(dān)心奧本海默見到附近的廣島市后會(huì)加重內(nèi)心的不安和內(nèi)疚（奧本海默是“曼哈頓計(jì)劃”負(fù)責(zé)人）。湯川和朝永終身沉浸于探索抽象世界的奧秘，但兩人在戰(zhàn)后積極活躍于反核運(yùn)動(dòng)，并簽字請?jiān)镐N毀核武器。

1959年，畢業(yè)于東京大學(xué)的江崎玲于奈博士遞交了一篇關(guān)于半導(dǎo)體的量子反應(yīng)活動(dòng)的論文，這一理論最終被應(yīng)用于晶體管的改進(jìn)。十四年后，江崎和伊瓦爾·賈埃弗、布瑞恩·約瑟夫森分享諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)，這是日本人第三次贏得該殊榮。

1950年代初開始，有些年輕的物理學(xué)家訪學(xué)美國，其中一些人，比如南部陽一郎，從此留在了美國。某種程度上為了補(bǔ)償日本的“智力流失”，這些改換國籍的日裔科學(xué)家繼續(xù)保持與日本國內(nèi)同行們的紐帶，他們常給一份非正式的內(nèi)部通訊《素粒子新論研究》投稿，而彼時(shí)很多日本物理學(xué)研討班往往會(huì)安排學(xué)者大聲朗讀這些文章。1953年，湯川擔(dān)任位于京都的一所新研究機(jī)構(gòu)的主席，即今天的湯川理論物理研究所。

為何日本的理論物理學(xué)在最糟糕的年代里做出了最有創(chuàng)造性的成就？或許那些迷茫的頭腦想從戰(zhàn)爭的恐懼中解脫出來，遁入理論的冥想;或許戰(zhàn)爭造成的孤立狀態(tài)強(qiáng)化了獨(dú)創(chuàng)精神;或許在那個(gè)特殊環(huán)境下，日本人對導(dǎo)師和研究機(jī)構(gòu)的忠誠精神暫時(shí)被打破，從而釋放了自由的思想;又或許那個(gè)年代太過特殊，以致找不到解釋。