南部陽一郎(日語原名:なんぶ よういちろう ,英文名:Yoichiro Nambu,1921年1月18日—2015年7月5日),美國籍日本理論物理學家,2008年諾貝爾物理學獎獲得者。
南部陽一郎出生于東京,他兩歲時因東京地震,全家搬回福岡縣。南部陽一郎于福井縣立藤島高中畢業后,進入東京大學理學部物理系學習。在東京大學期間,他受到老師湯川秀樹教授的影響,在1942年獲得理學學士后,繼續攻讀物理學碩士。南部陽一郎的碩士課程因第二次世界大戰而提前結束,他應征入伍,在陸軍雷達實驗室工作。戰爭結束后,南部陽一郎成為東京大學研究助理,之后在大阪市立大學擔任副教授,后升任教授。在這期間,他開始研究粒子物理學的基本理論問題,獨立推導描述強子的束縛態性質的方程(即Bethe-Salpeter方程)。1952年,他獲得東京大學物理博士學位后,被推薦到普林斯頓高等研究院訪問研究。1954年,南部陽一郎成為芝加哥大學恩里科·費米研究所的助理研究員,后晉升為教授。1970年,他成為美國公民,并在1973年至1976年擔任芝加哥大學物理系主任,南部陽一郎在該校工作到1991年退休。2008年,南部陽一郎因發現亞原子物理學中的自發對稱性破缺機制而獲得諾貝爾物理學獎。2015年7月5日,他因心肌梗死在日本大阪去世逝世,享年94歲。
南部陽一郎在物理學領域的成就,主要是對亞原子物理學中的自發對稱性破缺進行了明確的數學描述,繪制了質量形成的路線圖,并通過一種超導理論的考察,進而提出了自發對稱破缺的概念。此外,他提出量子色動力學的色荷概念,對色規范理論做出了貢獻。南部陽一郎還是弦理論的奠基人之一,弦理論中的南部后藤作用,就是以南部陽一郎和后藤鐵男的名字命名的。
人物生平
早年經歷
南部陽一郎于1921年1月18日出生在東京,他兩歲時,因東京遭受了一次強烈地震,其父南部吉郎帶全家搬回家鄉福岡市居住。1937年,南部陽一郎從福井縣立藤島高中畢業后,進入東京大學理學部物理系學習。在東京大學中,南部陽一郎受到從事早期粒子物理學研究的老師湯川秀樹教授的啟發,在1942年獲得理學學士后,繼續攻讀物理學碩士。當時正值第二次世界大戰,南部陽一郎的碩士課程提前6個月結束了,他應征入伍,在陸軍雷達實驗室工作。
從事研究
戰爭結束后,南部陽一郎于1946年起在東京大學擔任研究助理。1949年,南部陽一郎被新成立的大阪市立大學聘為副教授,次年升為教授。他在大阪市立大學開始著手研究粒子物理學的基本理論問題,獨立地計算了電子的反常磁矩,也獨立地推導出描述強子的束縛態性質的方程(即后來被稱作Bethe-Salpeter方程的著名方程)。1952年,南部陽一郎獲得東京大學物理博士學位,其導師是1965年諾貝爾物理學獎得主朝永振一郎。之后,朝永教授將他推薦給美國羅伯特·奧本海默、時任普林斯頓高等研究院(IAS)院長的大物理學家奧本·海默(Robert Oppenheimer)。南部陽一郎因此得到奧本·海默邀請,得以前往普林斯頓高等研究院。
移居美國?
1952年到1954年,南部陽一郎在美國普林斯頓高等研究院進行訪問研究,他在這里拜訪了阿爾伯特·愛因斯坦,愛因斯坦向他詢問當時粒子物理學的新進展。1954年,南部陽一郎獲準移民美國,成為芝加哥大學恩里科·費米研究所的一名助理研究員,從事超導現象的理論研究。兩年后,他成為芝加哥大學副教授,1958年又晉升為教授。1970年,南部陽一郎入籍成為美國公民,次年他成為芝加哥大學杰出服務教授。1973年到1976年,南部陽一郎擔任芝加哥大學物理系主任,他一直在該校工作到1991年退休。2008年,南部陽一郎獲得諾貝爾物理學獎,以表彰其在粒子物理中自發對稱性破缺工作的成果,之前他曾多次獲得該獎項的提名。南部陽一郎獨自獲得了諾貝爾物理學獎的1/2,另外1/2 授予了另兩位日本學者小林誠和益川敏英,這兩位日本學者合作預測了亞原子微粒的又一家族,并稱之為夸克。獲獎后,南部陽一郎和妻子仍過著安靜的退休生活。
逝世
2015年7月5日,南部陽一郎因心肌梗死在日本大阪逝世,享年94歲。
學術成就
南部陽一郎因發現亞原子物理學中的自發對稱性破缺機制而獲得諾貝爾物理學獎。在物理學中,當一個關于某種對稱群的對稱性系統進入非對稱真空態,就可以說其發生了自發對稱性破缺。此時,這個系統的行為不再具備對稱性特征。南部陽一郎對亞原子物理學中的自發對稱性破缺進行了明確的數學描述,并繪制了一幅質量形成的路線圖,并通過一種超導理論的考察,明確提出了自發對稱破缺的概念。他提出了南部一戈德斯通定理,首先將凝聚態物理方法運用于粒子物理理論,在某種程度上揭示了大自然混亂表象下面所隱藏著的對稱性,徹底變革了基本粒子及其活動空間的科學概念。這一發現為粒子物理學后續理論的發展奠定了基礎。因此,在粒子物理和凝聚態物理中,滿足自發對稱性破缺模型的玻色子,被命名為南部-戈德斯通玻色子。
此外,南部陽一郎提出量子色動力學的色荷概念,對色規范理論做出了貢獻。量子色動力學是描述強相互作用的理論,而色荷是描述夸克之間相互作用的基本量子數,即色荷概念是理解夸克間相互作用的關鍵。這對于解釋基本粒子的質量來源以及弱相互作用起源至關重要。
南部陽一郎還是弦理論的奠基人之一,他在弦理論領域做出了開創性研究。弦理論是發展中的理論物理學的一支,結合量子力學和廣義相對論為量子引力。弦理論提出了一種全新的物理圖像,將基本粒子描述為振動的弦而不是點狀粒子。最早期的弦論叫做玻色弦理論,南部陽一郎給出了最早的作用量。弦理論中的南部后藤作用,就是以南部陽一郎和后藤鐵男的名字命名的。由于尚沒有人對弦理論有足夠的了解而做出正確的預測,且現有的高速粒子加速器還不夠強大,弦理論尚未得到實驗證實,但它被理論物理學家認為是解決量子引力問題、統一所有基本相互作用的可能理論。
人物著作
書籍
南部陽一郎于1985年出版了《Quarks:Frontiers in Elementary Particle Physics》一書。該書于2013年由中國科學技術大學出版社出版了中文版,由陳宏芳翻譯,中文書名《夸克:基本粒子物理前沿》。基本粒子物理的目標是發現和研究物質的基本構成成分——基本粒子的性質以及基本粒子間的相互作用。南部陽一郎在這本書盡可能精確、全面地講解基本粒子物理在20世紀30至于80年代中的發展及當時人們的認識,主要向讀者呈現物理學家們達到目前的知識所經歷的思考過程,而不是慣常地陳列最新知識,希望能為對基本粒子物理發展有興趣的年輕讀者起到引導作用。
論文
人物評價
2008年諾貝爾物理學獎得主之一益川敏英評價:南部陽一郎是日本最偉大的物理學家之一,他的成就甚至在湯川秀樹、朝永振一郎之上。
芝加哥大學物理學教授彼得·佛洛依德(Peter Freund)評價:南部陽一郎成功的關鍵是謙虛,他在日本是正教授,但他以研究助理的身份來到美國。
超對稱理論家布魯諾·朱米諾(Bruno Zumino)評價:南部陽一郎總是比我們超前10年,我曾試圖理解他的工作,以便能對一個10年之后將會興盛的新領域有所貢獻。然而,我費了10年的時間才理解他的觀點。
南部陽一郎的學生喬治·威廉森(Jorge Willemsen)評價:南部陽一郎愿意指導和幫助他的學生,但他不會給學生指定一個具體題目去研究。
中國現當代物理學者邢志忠評價:南部陽一郎是一個時代少有的先知先覺者,也是一個謙虛、和善的普通人,他的成長之路也離不開機遇的垂青和自我的奮斗。
人物關系
家庭關系
學術相關人物
湯川秀樹(1907年1月23日—1981年9月8日),原名小川秀樹,日本物理學家,研究領域為粒子物理學、量子力學,由于在核力理論的基礎上預言了介子的存在,獲得1949年諾貝爾物理學獎,他是獲得該獎的第一位日本科學家。他從1939 年至1970年的31年中任職京都大學物理學教授。其中,1943年—1945年湯川秀樹兼任東京大學教授,在這期間他啟發了正在東京大學物理系學習的南部陽一郎,鼓勵了南部陽一郎繼續讀物理學碩士。
朝永振一郎(1906年3月31日—1979年7月8日),日本理論物理學家,因為對量子電動力學的貢獻而獲得1965年諾貝爾物理獎。第二次世界大戰期間,南部陽一郎在陸軍雷達實驗室的被分配的任務之一是是監視研制雷達的朝永振一郎。南部陽一郎從他那里了解到基礎物理學的最新進展。戰爭結束后,朝永教授將南部陽一郎推薦到大阪城市大學工作。1952年,南部陽一郎獲得東京大學物理博士學位,即是師從朝永振一郎。之后,朝永教授又將南部陽一郎推薦給美國羅伯特·奧本海默、時任普林斯頓高等研究院(IAS)院長的大牌物理學家奧本海默。南部陽一郎因此得以前往美國普林斯頓高等研究院進行訪問研究。
南部陽一郎在普林斯頓高等研究院訪問研究期間,愛因斯坦也在該研究院工作。奧本海默嚴肅地告知:沒有他的特許,任何人不得去打擾愛因斯坦。 南部陽一郎設法結識了愛因斯坦的助理貝瑞·考夫曼(Bruria Kaufmann),在她的幫助下得到了與愛因斯坦見面的機會。愛因斯坦十分高興有年輕人費盡心機來拜訪自己。他友好地接待了南部,并向后者詢問當時粒子物理學的新進展。南部陽一郎邀請不會開車的愛因斯坦乘坐自己的車出去游玩。就在阿爾伯特·愛因斯坦走向副駕駛那一側的車門時,南部陽一郎從駕駛的座位搶拍了一張愛因斯坦的照片。
后藤鐵男是日本大學物理學家,南部陽一郎與他合作研究,提出了物理粒子不是單純的點粒子,而是由于弦的振動產生的激發態。“弦”被定義為由色力組成的“線“,就像橡皮圈一樣,把粒子緊拴在一起。以兩人的名字命名了弦理論中的南部后藤作用。
社會職務
1973年到1976年,南部陽一郎擔任芝加哥大學物理系主任。
獲獎
榮譽
參考資料 >
「湯川、朝永先生より上」と益川敏英?京産大教授.産経新聞社.2024-04-15
Yoichiro Nambu.諾貝爾獎官網.2024-04-14
諾貝爾物理學獎得主南部陽一郎逝世 享年94歲.中國新聞網.2024-04-14
夸克:基本粒子物理前沿.豆瓣讀書.2024-05-08
物理系教授介紹.美國芝加哥大學.2024-04-26
ENERGY GAP, MASS GAP, AND SPONTANEOUS SYMMETRY BREAKING.World Scientific.2024-05-08