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湯川秀樹（日語：湯川秀樹／ゆかわひでき，英文：Hideki Yukawa，1907年1月23日—1981年9月8日），原名小川秀樹，日本物理學(xué)家，1949年諾貝爾物理學(xué)獎獲得者，第一個(gè)獲得諾貝爾獎的日本科學(xué)家。日本學(xué)士院院士，京都大學(xué)和大阪大學(xué)名譽(yù)教授，京都榮譽(yù)市民，1943年（昭和18年）獲文化勛章、勛一等旭日大綬章。

湯川秀樹出生書香之家，幼年隨父親移居京都，1925年進(jìn)入京都大學(xué)物理系，獲科學(xué)碩士學(xué)位。1932年，湯川秀樹擔(dān)任名古屋大學(xué)講師。1935年，湯川秀樹提出介子理論，并發(fā)表關(guān)于基本粒子間相互作用的論文。然而因?yàn)楫?dāng)時(shí)的物理學(xué)界權(quán)威人物如奧格·玻爾、海森伯格和奧本海默等不承認(rèn)新粒子的存在，其研究成果并未得到廣泛認(rèn)可。1936年到1937年，美國物理學(xué)家安德森（C·D·Anderson，1936年諾貝爾物理學(xué)獎得主）發(fā)現(xiàn)了一種新的帶電粒子，即μ子（先被稱為μ介子），其質(zhì)量介于電子和質(zhì)子之間，湯川秀樹的介子理論才逐漸得到科學(xué)界重視。1947年，美國物理學(xué)家鮑威爾（C.F.Powell）發(fā)現(xiàn)了π介子，π介子正是湯川秀樹在1935年提出的那種介子。人工制造出π介子，證實(shí)了湯川秀樹介子理論的正確性，他因而獲得1949年諾貝爾物理學(xué)獎。此后，湯川秀樹任哥倫比亞大學(xué)訪問教授，到1953年他回到日本擔(dān)任京都大學(xué)基礎(chǔ)物理學(xué)研究所第一任所長。1955年，湯川秀樹是在《羅素一愛因斯坦宣言》上簽名，呼吁人們和平利用核能。1957年，湯川秀樹參加在加拿大舉行的世界和平的會議，此后他頻繁出席各種禁止核武器的國際會議，為和平利用核能奔走呼吁，直至1970年退休。1975年起，湯川秀樹長期患病；1981年9月8日，他在日本京都病逝，享年74歲。

湯川秀樹主要從事理論物理學(xué)、粒子物理學(xué)方面的研究，其獲得諾貝爾物理學(xué)獎的原因是“基于核力學(xué)的理論工作，預(yù)測了介子的存在”。此外，他還給出了核力的湯川勢表達(dá)式。1947年至1966年任美國普林斯頓高等研究院院長的奧本海默（JuliusRobert Oppenheimer）說，湯川秀樹關(guān)于介子的預(yù)言，是過去十年中為數(shù)不多的真正有成果的思想之一。

人物生平

早年經(jīng)歷

1907年1月23日，湯川秀樹出生于東京麻布市兵衛(wèi)街二番地（今東京港區(qū)六本木），其祖父是漢學(xué)家，其父小川琢治是地質(zhì)學(xué)家，其母小川小雪受過新式學(xué)堂教育，懂英文。湯川秀樹1歲零兩個(gè)月大時(shí)，其父辭去了東京地質(zhì)勘測局的職位而就任京都大學(xué)的地理學(xué)教授，帶全家移居京都。湯川秀樹在自傳中寫道：“我的記憶是從搬到京都之后開始的。也許平安京終究是我的故鄉(xiāng)。”他的外祖父小川駒橘（小川駒橘 /おがわこまきつ），在明治維新（1868年）前是和歌山縣（指和歌山縣，位于本州島紀(jì)伊半島西南部）城堡的武士，具有很高的漢語素養(yǎng)，在明治維新以后學(xué)習(xí)了歐洲文化，習(xí)慣閱讀倫敦《泰晤士報(bào)》。在湯川秀樹5、6歲時(shí)，外祖父教他學(xué)習(xí)中國經(jīng)典，如《大學(xué)》《論語》《孟子》等。湯川秀樹在自傳中回憶說，他不認(rèn)為誦讀是浪費(fèi)時(shí)間，他讀中國經(jīng)書不求甚解，但收獲頗大，通過讀這些書他掌握了漢字，以后的閱讀就變得輕松了。

從上小學(xué)開始，數(shù)學(xué)是湯川秀樹最喜歡，且學(xué)得最好的科目。1919年（大正8年），湯川秀樹從京都京極小學(xué)畢業(yè)，進(jìn)入京都府立第一中學(xué)。湯川秀樹的許多同班同學(xué)都是學(xué)者的子女，其中許多同學(xué)后來也成為了學(xué)者，任職于日本各個(gè)大學(xué)。獲得1965年諾貝爾獎的物理學(xué)家朝永振一郎，當(dāng)時(shí)也在同一所中學(xué)，比湯川秀樹高一年級，之后他們還成為第三高級中學(xué)、京都大學(xué)的同學(xué)。中學(xué)時(shí)期的湯川秀樹并不引人矚目，同學(xué)們給他取綽號“權(quán)兵衛(wèi)”（意為“無名小卒”）；在家中，他因沉默寡言，綽號為“我不愿說”。

其父小川琢治一度打算將湯川秀樹送到技術(shù)學(xué)院，由于第一中學(xué)的校長森外三郎極力稱贊湯川秀樹的才能，尤其是他的數(shù)學(xué)天賦，促使其父取消了這一決定。湯川在1923年進(jìn)入京都第三高級中學(xué)，在高二自學(xué)了馬克斯·普朗克1900年提出的量子假說和奧格·玻爾1913年提出的原子結(jié)構(gòu)學(xué)說以及相關(guān)的原子、分子和光譜學(xué)等。1925年，他考入京都大學(xué)物理系，4年后畢業(yè)時(shí)獲得科學(xué)碩士學(xué)位。

從事研究

1929年3月，湯川秀樹從京都大學(xué)畢業(yè)后，和同學(xué)朝永振一郎一起以無薪助教的身份留在其老師玉成嘉十郎教授的研究室里工作。湯川秀樹當(dāng)時(shí)進(jìn)行的研究，首先把著眼點(diǎn)放在研究核外電子與原子核本身的相互作用上，受挫后試圖解決海森伯格（Wemer·Karl·Heisenberg）和沃爾夫?qū)づ堇?/a>（Wolfgang·Pauli）關(guān)于“論波動場的量子力學(xué)”一文中所存在著的“無窮大”的困難，但沒有成功。

1932年4月，湯川秀樹成為京都大學(xué)理學(xué)部講師，給學(xué)生們上量子理學(xué)課。同年，他與大阪今橋三丁目湯川腸胃病醫(yī)院院長的女兒湯川澄結(jié)婚，而入贅湯川家，改姓湯川，并移居大阪。1933年4月，日本數(shù)學(xué)物理學(xué)會在仙臺市的東北大學(xué)舉行年會。在這次年會上，湯川秀樹第一次做了題為《關(guān)于核內(nèi)電子》的研究報(bào)告。在仙臺會議期間，湯川的兄弟把他介紹給了剛接任大阪大學(xué)物理系（大阪大學(xué)と塩見理化學(xué)研究所）主任的八木秀次。八木教授曾在東北大學(xué)教過一段時(shí)間電工學(xué)，而湯川的兄弟當(dāng)時(shí)在東北大學(xué)當(dāng)講師，湯川秀樹得到大阪大學(xué)講師職位。不久，湯川秀樹辭去了他在京都大學(xué)的職位，成為大阪大學(xué)的專職講師，教授電磁學(xué)，而他的研究集中在核力問題上。作為正式講師和“湯川小組”的領(lǐng)導(dǎo)人，他遷入了大阪市區(qū)的新物理大樓。湯川在自傳中說，從1932年到1934年是他一生中最困難的兩年，他一直集中研究關(guān)于作用在構(gòu)成原子核的中子和質(zhì)子上的力的本性一一亦即關(guān)于核力的本性問題，花費(fèi)漫長的辛苦日夜，面對這一難題卻毫無進(jìn)展。他“覺得像一個(gè)背負(fù)重荷的旅人在拼命爬坡”，“感受到了作為一個(gè)科學(xué)家的甘苦”。

獲獎經(jīng)過

1934年（昭和9年）湯川秀樹受到電磁理論的啟發(fā)，提出“介子理論”，他發(fā)表了一篇名為“基本粒子間的相互作用”的論文，假設(shè)質(zhì)子和中子之間存在一種交互吸引力（這種力被稱為核子作用或強(qiáng)作用），是由于交換一種粒子而產(chǎn)生，這種新粒子后來被定名為“介子”。他預(yù)言介子推是作為核力及β衰變的媒介而存在的，還提出了核力場的方程和核力的勢，即湯川勢的表達(dá)式。他推測介子的質(zhì)量大約是電子質(zhì)量的200倍。湯川秀樹發(fā)表英文論文公布自己的研究成果，但是反響平平，因?yàn)楫?dāng)時(shí)科學(xué)界的權(quán)威，如奧格·玻爾、海森伯格、羅伯特·奧本海默等人一開始拒不承認(rèn)新的粒子的存在。

1936年至1937年間，正電子發(fā)現(xiàn)者美國物理學(xué)家安德森（C·D·Anderson，1936年諾貝爾物理學(xué)獎得主）在宇宙線中發(fā)現(xiàn)新的帶電粒子（開始稱μ介子，后被認(rèn)定為μ子），這種粒子質(zhì)量介于電子和質(zhì)子之間，它們的質(zhì)量約為電子質(zhì)量的200倍。湯川為這一發(fā)現(xiàn)所鼓舞，發(fā)表了題為《對宇宙射線中貫穿成分的可能解釋》的短文，提出這種粒子和他1935年預(yù)言的粒子相符，很可能就是他預(yù)言過的粒子。但是，安德森等人發(fā)現(xiàn)的粒子和湯川秀樹粒子等同仍然有困難，它的平均壽命太長，而且不參加與核之間的相互作用。

1938年，湯川秀樹獲得名古屋大學(xué)博士學(xué)位，他的“介子理論”也開始受到重視。1939年，湯川的介子論研究告一段落，他從大阪回到京都大學(xué)任物理系教授，并應(yīng)邀去歐洲參加索爾威（Solvay）會議，到德國后立即爆發(fā)了第二次世界大戰(zhàn)，他急忙經(jīng)由美國回國，中途在美國得到機(jī)會在普林斯頓大學(xué)高級研究所和阿爾伯特·愛因斯坦會面。當(dāng)時(shí)，愛因斯坦對物理學(xué)的關(guān)心已集中在統(tǒng)一場論了，對基本粒子論似乎沒有什么興趣。以至于湯川感覺“關(guān)于人類社會以及學(xué)問，和他沒有什么共同語言”。

1940年，湯川秀樹被首次提名為諾貝爾獎候選人；同年，他獲得日本科學(xué)院帝國獎。受第二次世界大戰(zhàn)影響，1940年至1942年暫停了諾貝爾物理學(xué)獎的頒發(fā)。之后，湯川秀樹在1943年至1946年連續(xù)獲得提名；1943年，他成為日本最年輕的文化勛章獲得者。1945年6月，湯川秀樹被邀請參加了以日本海軍為中心的原子彈開發(fā)項(xiàng)目（F研究）的會議，但在開發(fā)正式啟動之前，日本戰(zhàn)敗了。雖然有報(bào)社要求他解釋對廣島市的原子彈投放，但湯川拒絕了，但戰(zhàn)后，他受到了占領(lǐng)日本的美國軍隊(duì)的詢問。這些經(jīng)歷被記錄在日記中，于2017年12月由京都大學(xué)湯川紀(jì)念館史料室公開。從1946年起，他主編英文雜志《理論物理學(xué)進(jìn)展》，向國外介紹日本理論物理學(xué)的研究成果。

1947年，美國物理學(xué)家鮑威爾（C.F.Powell）在宇宙射線的天然橡膠底片上發(fā)現(xiàn)了一個(gè)新粒子，被命名為π介子，經(jīng)過證明，π介子才是湯川秀樹在1935年提出那種介子。研究發(fā)現(xiàn)，μ子其實(shí)就是π介子在衰變過程中放出的粒子，而μ子也不穩(wěn)定，繼續(xù)衰變放出電子、中微子和反中微子。湯川秀樹于是在1948年再次被提名諾貝爾獎，并受聘為美國普林斯頓大學(xué)高級研究院客座教授。在這期間，湯川秀樹又有機(jī)會同阿爾伯特·愛因斯坦交談，兩人對世界和平和對科學(xué)的態(tài)度的問題進(jìn)行了討論，這次湯川與愛因斯坦產(chǎn)生了共鳴，他認(rèn)為“愛因斯坦生來就是一位和平主義者，而且是一位氣宇宏大的人”。同年，從鮑威爾等人的發(fā)現(xiàn)中得到啟發(fā)，加利福尼亞大學(xué)物理學(xué)教授歐內(nèi)斯特·勞倫斯等人嘗試?yán)没匦铀倨鱽硇纬蓽ń樽樱罱K發(fā)現(xiàn)了目標(biāo)粒子。由于通過實(shí)驗(yàn)物理學(xué)證明了介子存在，從而證明了湯川秀樹預(yù)言的正確性，1949年，諾貝爾物理學(xué)獎委員會將當(dāng)年的諾貝爾物理學(xué)獎單獨(dú)授予湯川秀樹。

獲獎之后

1949至1951年，湯川秀樹任哥倫比亞大學(xué)訪問教授。他獲獎后的研究工作集中于建立相對論量子場論的完備的表述形式。在這方面，朝永振一郎與斯溫格(J·Shwinger)的重整化理論（二次量子化）在一定程度上解決了場量發(fā)散的困難，但湯川不滿足于這種發(fā)散量的重整化，而是企圖建立一個(gè)完全不發(fā)散的、統(tǒng)一的、廣泛的基本粒子理論。對于這方面的研究，湯川在哥倫比亞工作期間及他其后的工作中都曾發(fā)表過一些文章，但并未取得重大突破，這是他晚年常引以為憾的事。

1953年，湯川秀樹回到日本京都，任京都大學(xué)基礎(chǔ)物理學(xué)研究所第一任所長。他用諾貝爾獎的獎金創(chuàng)造更好的研究條件，堅(jiān)持致力于科學(xué)研究。1955年4月，英國哲學(xué)家羅素和愛因斯坦發(fā)起了《羅素一愛因斯坦宣言》（這個(gè)宣言原名《科學(xué)家要求廢止戰(zhàn)爭》），宣言由羅素起草，愛因斯坦4月11日首先在宣言上簽了名，18日他就去世了。湯川秀樹是在該宣言上簽名的12名科學(xué)家之一。這篇宣言由羅素于7月9日在倫敦公開發(fā)表，呼吁人們記住人性，和平利用核能。1956年1月，湯川秀樹成為日本核能委員會委員（即日本原子力委員會委員），該委員會是日本核能行政推行事業(yè)的主導(dǎo)，委員長正力松太郎宣布在五年之內(nèi)，推動日本核能發(fā)電從研究走向?qū)嶋H運(yùn)用。這一舉動遭到湯川秀樹的反對，他提出核能發(fā)電在日本是一個(gè)空白，要從基礎(chǔ)理論研究做起。但正力松太郎不聽從湯川的意見，認(rèn)為直接從國外引進(jìn)技術(shù)就可以，這導(dǎo)致湯川宣布退出核能委員會。

1957年，在加拿大東部新斯科舍省州的普格瓦許（Pugwash）召開了一次由10個(gè)國家22位科學(xué)家參加的會議，湯川秀樹參加了這次會議，共同討論世界和平問題。之后，湯川秀樹繼續(xù)積極出席各種禁止核武器的國際會議，為和平利用核能而奔走呼吁。1961年，在維也納召開的世界聯(lián)邦主義者世界聯(lián)合會的世界大會上，湯川當(dāng)選為主席；他的夫人也擔(dān)任了日本的世界聯(lián)邦建設(shè)同盟的主席。湯川曾對她的夫人說，“世界的半數(shù)以上是婦女，希望對世界聯(lián)邦能拼命去干。”1962年，湯川和朝永振一郎、坂田昌一共同籌組了關(guān)于核裁軍的“第一屆科學(xué)家京都會議”。1966年，根據(jù)諾貝爾基金會公布的候選人名單，他被提名為諾貝爾和平獎候選人。

晚年生活

1970年，湯川秀樹退休。從學(xué)術(shù)界隱退后，他成為大阪大學(xué)和京都大學(xué)的名譽(yù)教授，但仍保留基礎(chǔ)物理學(xué)研究所的管理委員、《理論物理學(xué)進(jìn)展》的主編和理事長等職。他定期到研究所出席雜志的編輯會議等，會后就順便在研究所的會議室里吃午飯，并與年輕的同事們閑談一、二個(gè)小時(shí)后回家。這已成了他退休后的生活日程。他愛好寫詩，以此作為一種“恢復(fù)大腦疲勞的休息方法”，尤其善作“和歌”(日本的一種詩歌形式）；還繪南畫（中國畫派之一，也稱“南宗畫”）、下圍棋，為了排解晚年的寂寞心情，湯川還學(xué)彈過三弦琴。

此外，湯川秀樹仍經(jīng)常接見許多國內(nèi)外的采訪者，從事和平運(yùn)動的熱情有增無減。1975年開始，湯川秀樹身患重病，這年他在動了前列腺手術(shù)后，因發(fā)現(xiàn)癌細(xì)胞又立即動了第二次手術(shù)。然而，手術(shù)后他坐在輪椅上出席了在平安京召開的第25屆普格瓦許會議，并當(dāng)選為日本最早的普格瓦許會議主席。1980年初，湯川秀樹因患肺炎和心臟器質(zhì)性病變再次住院。1981年6月，他抱病出席了第四屆科學(xué)家京都會議，并在會上作了演講。他說，“雖感疲憊，但不能休息，相反要盡力為之。”

去世

1981年9月8日，湯川秀樹因急性肺炎出現(xiàn)心力衰竭，在京都市左京區(qū)病逝，享年74歲。2021年8月27日，湯川秀樹的舊宅（京都左京區(qū)）被捐贈給京都大學(xué)，以支持學(xué)校的教育和研究等各種活動，湯川在這座舊宅中度過了大約24年的晚年生活。

學(xué)術(shù)成就

介子理論

湯川秀樹因“基于核力學(xué)的理論工作，預(yù)測了介子的存在”而獲得諾貝爾物理學(xué)獎，這是他最大的學(xué)術(shù)成就。當(dāng)時(shí)的物理學(xué)家們大都認(rèn)同海森伯格和蘇聯(lián)物理學(xué)家伊萬寧柯（д.д.иваненко，1904年—1994年）的觀點(diǎn)，即原子核是由質(zhì)子和中子組成。但是，要想把中子和質(zhì)子保持在直徑10—13厘米的核里面，必須有一種很強(qiáng)的束縛力才行。物理學(xué)家給這種力取名核力（nuclearforce），后來又稱為強(qiáng)相互作用（stronginteraction）。很顯然，核力是一種在經(jīng)典物理學(xué)中尚未遇見過的力，是一種人們尚不知道、尚未研究過的力。

在湯川秀樹之前，海森伯格提出一個(gè)初步的設(shè)想，認(rèn)為核力的起因應(yīng)該是原子核內(nèi)部的一種“交換現(xiàn)象”，這種交換是組成原子核的各種粒子之間的一種有節(jié)律的位置互換。然而，當(dāng)時(shí)學(xué)界公認(rèn)的基本粒子就是電子、質(zhì)子和中子這三種，此外，不可能會有其他新的基本粒子，所有的人都好像被這一認(rèn)識禁錮了思想，不敢跨越。例如，泡利發(fā)現(xiàn)了中微子，一直都不敢公布，直到三年后才敢提出來，結(jié)果被當(dāng)成靶子，遭受到眾人的一致攻擊。在當(dāng)時(shí)那種對基本粒子認(rèn)識有錯(cuò)誤的氣氛中，很多物理學(xué)家都熱衷于研究一些糾纏不清的計(jì)算公式來證明存在核物理危機(jī)，而很少有人愿意去探索新的粒子或者新的力。

而湯川秀樹提出介子理論，認(rèn)為質(zhì)子和中子是通過交換介子而互相轉(zhuǎn)化，核力就是一種交換介子時(shí)產(chǎn)生的相互作用。他預(yù)言介子推是作為核力及β衰變的媒介而存在的，還提出了核力場的方程和核力的勢，即湯川勢的表達(dá)式。他推測介子的質(zhì)量大約是電子質(zhì)量的200倍。因此，介子理論在當(dāng)時(shí)被認(rèn)為開辟了一門新的基本理論，為物理學(xué)界打開了一條新通道。

其它成就

在建立介子理論之后，湯川秀樹被坂田、谷川、井上等人于1942年提出的“雙介子理論”所激發(fā)。他開始質(zhì)疑過去子場論的基礎(chǔ)，并在各種會議上開始探索時(shí)空中的概念，將其概括為“圓圈理論”。該理論的思想被湯川整理成了《論場論的基礎(chǔ)》，分期發(fā)表于1942年的《科學(xué)》雜志。在朝永振一郎的啟發(fā)下，他進(jìn)一步發(fā)展了這一理論成“非定域場論”。他將這種思想整理成了《非定域場的量子理論》，于1950年發(fā)表在《物理學(xué)評論》（Physical Review）上。這一理論認(rèn)為基本粒子應(yīng)具備固有的物理廣延性，以解決發(fā)散問題，但與量子力學(xué)和相對論的原理相抵觸。

到了1960年代，湯川在中國老莊哲學(xué)的啟發(fā)下，將基本粒子概念歸結(jié)為一種“時(shí)空的基元域”。他在1966年的論文《原子論和空間、時(shí)間的可分性》正式提出了“基元域”理論。這一理論試圖通過引入時(shí)空的非連續(xù)性結(jié)構(gòu)來考察基本粒子的本質(zhì)。然而，直到湯川逝世，這一理論仍未完成。

綜上所述，從1940年代后半期到他逝世為止，湯川在基本粒子的非定域場論、時(shí)空描述和基元域理論的研究并沒有達(dá)到預(yù)期的效果。

人物著作

湯川秀樹一生寫過五十多篇有重大科學(xué)價(jià)值的論文（其中有相當(dāng)一部分是與坂田、武谷、菊池等人合作的）及一些專著，還寫過一些隨筆等作品。他出版的書籍中，《量子力學(xué)序說》《湯川秀樹自選集》《理論物理學(xué)進(jìn)展》《創(chuàng)造力與直覺》《眼睛看不見的東西》《旅人：一個(gè)物理學(xué)家的回憶》《現(xiàn)代科學(xué)與人類》《人類的創(chuàng)造》《基本粒子》《經(jīng)典物理學(xué)》《量子力學(xué)》有中文譯本，其類型涵蓋科普讀物、專業(yè)論著、自傳以及文學(xué)性作品。

人物關(guān)系

家庭關(guān)系

學(xué)術(shù)相關(guān)人物

社會職位

湯川秀樹在1939年—1970年任京都大學(xué)物理學(xué)教授，其中，1943年—1945年兼任東京大學(xué)教授。1953年—1970年，他任京都大學(xué)基礎(chǔ)物理學(xué)研究所第一任所長。

獲獎與榮譽(yù)

獲獎

榮譽(yù)

湯川秀樹是日本學(xué)術(shù)院、物理學(xué)會和日本科學(xué)委員會的成員，并且是大阪大學(xué)、京都大學(xué)榮譽(yù)教授、日本京都榮譽(yù)市民。他同時(shí)是美國國家科學(xué)院外籍會員和美國物理學(xué)會會員。巴黎大學(xué)授予湯川秀樹榮譽(yù)博士學(xué)位，他還成為愛丁堡皇家學(xué)會、印度科學(xué)院、國際哲學(xué)和科學(xué)院以及羅馬教皇科學(xué)院的會員。