形上集

武士與旅人

- 日本物理界的兩位大師有甚多相似的背景,但是卻有迥異的學術風格。

撰文/高涌泉

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武士與旅人

- 日本物理界的兩位大師有甚多相似的背景,但是卻有迥異的學術風格。

撰文/高涌泉


湯川秀樹(1907~1981)與朝永振一郎(1906~1979)是20世紀日本物理界的兩大巨人。兩人因粒子物理學上的重要成就,分別在1949年與1965年獲得諾貝爾獎,這是日本頭兩個諾貝爾獎,對於提升日人在二次大戰後的士氣,貢獻不少。年齡相差不到一歲的湯川與朝永在家庭背景與志趣上類似之處頗多:他們都出生於東京、都因父親接任京都大學教授(湯川的父親為地質學教授,朝永的父親為哲學教授)而隨家庭遷居京都、兩人都是京都第三高等中學和京都大學物理系的學生,也都以高能理論物理為志業。總之,湯川與朝永可說既是學問路上的夥伴,也是競爭對手。


湯川與朝永在1930年代選擇投入基本粒子領域,也真是碰對時機,因為當時粒子物理學剛起步,待解的重要問題比比皆是。例如當時人們已知核子(質子、中子)之間必得有很強的核力,但對於核子的性質還不甚了解。湯川秀樹在1935年發表了他第一篇論文〈論基本粒子的交互作用〉,主張強交互作用是由一種新型的粒子──介子──來傳遞的。由於強交互作用的範圍極短,介子必有很大的質量,依估算,約是電子質量的200倍。10多年後,介子果然為實驗學家所證實,湯川也因此得以前往斯德哥爾摩一趟。湯川後來在諾貝爾演講中說「介子理論的起源是把力場的觀念,從重力與電磁力推廣至包括核力」,這個想法是粒子物理學最重要的觀念之一。


朝永振一郎在國際舞台上嶄露頭角的時間比湯川晚,他的貢獻在於解決了量子電動力學中著名的「紫外(積分)發散問題」,這是個困惑人們已久的問題:我們如果將量子論用於描述電磁交互作用,就會發現有些物理量(如電子的質量)竟然是無窮大。朝永在大戰期間發明了一些重要的技巧,讓他能夠在戰後帶領一些年輕日本物理學家將無窮大巧妙藏了起來,使得無窮大不再出現在量子電動力學之中。由於美國物理學家施溫格與費曼也各自提出了相同的解決方案,因此1965年的諾貝爾物理獎是由朝永、施溫格、費曼三人一起共享的。


今年是湯川秀樹百年冥誕,《亞太物理學會會刊》出了專輯來紀念,其中有一篇由筑波大學退休教授龜淵迪所寫的文章〈朝永與湯川:對照的觀點〉,甚為有趣。龜淵教授曾從學於兩位大師,對於兩人之異同有深刻的見解。他說儘管湯川與朝永有甚多相似之處,但是就某些個人特質而言,兩人幾乎是完全相反的。龜淵認為就學術風格來說,朝永偏數學,湯川偏哲學;朝永偏分析,湯川偏綜合;朝永偏歸納,湯川偏演繹;朝永偏理性,湯川偏直覺。熟悉朝永與湯川兩人作品的人,對於龜淵的觀察,應多少有些同感。


龜淵說朝永在解決問題的時候,會盡可能的不跨出現存理論的框架,而以高明的技巧去挖掘出別人所沒有注意到的結論,所以朝永就像是理論物理的魔術師。從這個角度看,朝永是保守的。事實上,朝永自己也承認說:「當然我是保守的,但是我並不反動。」反過來,湯川遇到問題就會想要另起爐灶,將基本觀念整個翻新,所以和朝永相比,他是偏向革命的。換句話說,朝永偏實際,湯川偏理想;朝永偏謹慎,湯川偏大膽。龜淵又說朝永在演講的時候永遠謹守分寸,不會為了讓聽眾更易了解而容許些微失真,但是湯川卻敢於跨越專業的界線而高談闊論;所以朝永是專業的,湯川是業餘的。


龜淵最後將朝永比擬成城堡中不敗的武士領袖:如果他發現周圍敵人有些弱點,便會命令其武士出城戰鬥;但如果他沒有戰勝的把握,便會留在城裡,準備下一場戰役,因此他贏得了所有參與的戰役。可是對於湯川來講,無論戰役贏不贏得了,他都會迎上前去。所以湯川比較像是一輩子都奔波於途的孤獨旅人,無論是愉快或艱困寂寞的旅途,他都不停往前走,相信最終會尋得他的理想。


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