2020-07-15 汤川秀树：物理世界里的腼腆东方人

“每逢春天，家里就充满了梅花的香味。”

这句话，是《旅人：一个物理学家的回忆》这本书的自序里，汤川秀树写下的最后一句话。这样一个感性的人，于1949年获得诺贝尔物理学奖颁，理由是“他以核作用力的理论为基础预言了介子的存在”。

1900年以前是经典物理学的世界，在此之后，打破经典物理学的新世界开始了，粒子世界慢慢在人们眼中打开：
1906年，约瑟夫·汤姆森获得诺贝尔物理学奖，他发现了电子，这是第一个被发现的亚原子；
1908年，欧内斯特·卢瑟福提出放射性半衰期的概念，将放射性物质分为α射线和β射线，因而获得当年的诺贝尔化学奖；1911年公布行星原子模型；1920年发现质子；
1921年，阿尔伯特·爱因斯坦因其对光电效应的解释而获得诺贝尔物理学奖，提出光量子假说；
1935年，詹姆斯·查德威克因发现中子而获诺贝尔物理学奖。

这就是人类对粒子世界前期探索的发现：光子、电子、质子、中子。

汤川1926年进入京都帝国大学物理系开始学习，关于这个时期，物理学界的气氛，汤川于1974年的一次讲演中说到：

“那个时期，原子核本身就不能自圆其说，相当费解。为什么？——因为我们的基本粒子概念太狭窄了。……在某处来了个禁止我们考虑任何别的粒子的神谕。超越这个界限（除光子以外）去思考是傲慢的，不怕神怒的。这种因为物质永存的概念自从德谟克利特和伊壁鸠鲁时代起就一直是个传统。考虑光子以外的粒子的产生就是靠不住的，而且对这一类几乎是不自觉的念头有一种强烈的禁止。”

在这个年代，人们尽量不去加入新粒子的存在——毕竟新发现的粒子已经够多了。即使在1930年，能量失窃案被发现：在处理涉及核电子的发射或俘获的过程时，能量及其守恒的想法失效了。

只要β衰变还被看成电子以某种可变的能量从原子核中放出而原子核则在确定的量子态之间完成跃迁的一种过程，要保持能量和动量的守恒就是不可能的。

尽量如此，人们依旧不愿意承认新的基本粒子的存在，而宁愿思考放弃来之不易的被看成是物理学支柱的守恒定律。玻尔和海森堡甚至十分欢迎量子力学在核领域中的表观失效，并希望它将导致关于空间、时间和因果性的全新概念的建立。这是何等巨大的诱惑。

正是在这种背景之下，腼腆的汤川发表了自己的介子理论，失窃的能量被用来产生了新的粒子，而这种粒子的存在时间太过短暂，从而未被发现。