汤川秀树

生平简介

汤川秀树（1907～1981）是第一个获得诺贝尔奖的日本人，也是继印度的拉曼之后，第二个获奖的亚洲科学家。为此，日本的京都大学——他的母校为他修建了纪念馆，取名汤川纪念馆。

汤川的重大贡献是在近代物理研究中提出了一种新理论——核力理论，即后人所称的“介子理论”。从此，“介子”在继电子、质子、中子后，出现在原子世界中，成为日益增多的粒子家族的重要成员。

汤川秀树1907年1月23日出生于日本东京。他自己说，在少年时代，他没有任何可能成为一个物理学家的迹象。那时，他对文学深感兴趣，法国、德国的古典小说以及屠格涅夫、托尔斯泰的书，都是他涉猎的对象。他的父亲是位地质学家，兴趣广泛，喜欢剑术、棋艺和各类艺术，但不允许孩子们在这些方面“浪费时间”。汤川和他的兄弟姐妹7人在这种优裕的家境和极严的家教中，几乎和娱乐绝缘，只能以书本为伴。正因为如此，汤川从小就受到知识的熏陶，为他攀上科学高峰奠定了良好基础。

使汤川转向物理学的，是他在中学时期受到了一位日本物理学家长冈半太郎的鼓舞。这位曾经怀疑过东方人在自然科学方面的研究能力，尔后又在光谱学、地球物理学等方面证明了东方人研究能力的科学家曾说过：“我如果不能进入先进的研究者行列，并对某一学术领域做出贡献，那么生而为人就没有意义。”这话使汤川深感振奋，激动不已。而且，1923年，著名物理学家爱因斯坦到日本讲学，也给汤川和许多日本人留下了极为深刻的印象，激发了汤川学习物理、勇攀现代物理学高峰的决心。

19岁，汤川考入了京都大学物理系。这时，物理学正处在从传统物理学向现代物理学迈进的变革时期。马克斯•普朗克的量子论揭开了这场变革的序幕，放射性的发现和卢瑟福——玻尔的原子模型引导人们迈入了微观世界的大门，许多物理现象用传统的理论难以解释，物理学需要一种新的理论体系……这一切，深深地吸引了汤川。但是在当时的日本，还没有开设量子力学课程，怎么办?汤川决心走自己的路。学校图书馆中新到的外国杂志几乎全被汤川“垄断”了，市立图书馆也常常出现一个热衷新刊物的青年的身影。他就像一块被抛进物理学知识海洋中的海绵，猛烈地吸收着所需要的知识，迫切地充实着自己。

1923年，一个振奋人心的消息传遍了世界：英国的物理学家查德威克发现了中子，原来认为质子和电子是原子的基本构成的看法被打破了!这个消息对于已在京都大学任教，一直致力于原子核研究的汤川是个有力的启发和巨大的鼓舞。“原子世界的秘密一定能被揭开，我确信。”汤川对和他一起进行研究的人说。第二年，他到大阪大学任教，致力于研究核力的性质问题。对于力，人们已经知道万有引力、电磁力，但核力肯定与它们的性质不同。根据海森堡和泡利的电磁场量子理论，核力也应是核子场中粒子的相互作用。那么这种粒子又是什么呢？

汤川曾试图用电子的交换来说明核力，但是困难重重。他又从许多角度进行探讨，并用1934年费米刚刚提出的中微子来解释核力的性质，结果也被否定了。然而，这些失败正是他走向成功的阶梯。经过大量研究，1934年他终于提出了涉及中子和质子之间交换带电“重量子”的核力理论，并预言这种“重量子”的质量介于电子和质子之间，是一种新粒子。四年后，他所预言的这种粒子被发现了，人们称为“介子”。后来，人们就把汤川的核力理论称为“介子理论”。由于汤川对于介子理论的开创性研究，他获得了1949年的诺贝尔物理奖。

从19岁迈入大学物理系到27岁提出介子理论，汤川的成功近乎“神速”。他那种一旦下定决心，就坚定不移地走下去的不畏艰难、一往直前的精神或许是其成功的主要原因吧。在他的研究工作遇到困难时，父亲曾建议他出国学习，但被他拒绝了。他说：“在完成可以称之为我的工作之前，不想到国外去。我将尽可能地去干，不管失败多少次。”

第二世界大战后，汤川致力于维护人类和平的崇高事业。他多次出席禁止使用核武器的国际科学家会议，呼吁废除核武器，制止核战争，为科学造福人类而努力。

科学成就

日本物理学家汤川秀树，大阪大学哲学博士，历任京都帝国大学、东京帝国大学教授。1948年赴美国任哥伦比亚大学教授，1955年回国。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”。现在一般认为4种相互作用都是汤川型相互作用，传递相互作用的粒子称为规范子（后来杨振宁等发展了规范理论）。

汤川秀树认为，正如电磁作用是带电粒子间交换光子产生那样，核子也是通过交换一种媒介粒子而发生作用的，可能存在某种属核子力的力场。他通过计算，认为这种粒子的质量约为质子的1/10、为电子的200倍，介于质子和电子之间。人们就称它作“介子”。

介子场理论发表后并未引起人们的重视。1936年，美国的安德森等在研究宇宙射线时发现一种新粒子，其质量为电子质量的200倍。奥本海默认为这就是汤川秀树预言的介子。“介子理论”随之博得人们的青睐。但实际上发现的介子，其寿命比汤川秀树理论预言的介子寿命长许多，并不是汤川秀树预言的介子（后来得知它是一种轻子，与核作用无关，改称μ子），这促使人们投入更多的力量去寻找介子。

经过多年努力，到1947年，英国的鲍威尔等在布列斯托大学用照相乳胶技术研究宇宙射线时，发现了一种新粒子，命名为π介子，结果证实这才是汤川秀树预言的介子。这一发现证实了汤川秀树理论的正确性。从汤川秀树理论的建立到π介子的发现，标志人类对物质的认识又向前跨进了一步，即从认识原子核进入到认识基本粒子的领域。汤川秀树“由于在核子力理论的基础上预言了介子的存在”，获得了1949年诺贝尔物理学奖；鲍威尔“由于发展了研究核过程的照相方法，并且使用这种方法发现了介子”，获得了1950年诺贝尔物理学奖。

汤川秀树获诺贝尔奖时不过42岁，但他提出据以获奖的介子理论这一科研成果时才25岁。

发布时间：2009/2/18 8:38:46  阅读次数：11572