湯川秀樹（日本物理學(xué)家，第一個(gè)獲得諾貝爾獎(jiǎng)的日本人，代表作品《量子力學(xué)入門》）

湯川秀樹（1907年1月23日～1981年9月8日），日本著名物理學(xué)家，博士學(xué)位，畢業(yè)于京都帝國(guó)大學(xué)（現(xiàn)京都大學(xué)）和大阪帝國(guó)大學(xué)（現(xiàn)大阪大學(xué)）。歷任京都帝國(guó)大學(xué)、東京帝國(guó)大學(xué)（現(xiàn)東京大學(xué)）教授。1948年，赴美國(guó)任哥倫比亞大學(xué)教授。1949年，因在核力的理論基礎(chǔ)上預(yù)言了介子的存在，時(shí)任京都大學(xué)教授的湯川秀樹獲得當(dāng)年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。1955年返回日本。他從電磁理論得到啟發(fā)，于1935年提出了關(guān)于核子力的“介子理論”。他也是第一個(gè)獲得諾貝爾獎(jiǎng)的日本人。

人物履歷

1907年1月23日生于東京。

1913年入小學(xué)，成績(jī)優(yōu)良。

1929年畢業(yè)于京都大學(xué)物理系。

1932年任京都大學(xué)講師。

1933～1939年在大阪大學(xué)任教，研究原子核和量子場(chǎng)論。期間提出介子論，并據(jù)此獲得諾貝爾獎(jiǎng)。

1938年獲大阪帝國(guó)大學(xué)博士學(xué)位。

1939年回京都大學(xué)任物理學(xué)教授，直到1970年。

1943～1945年兼任東京大學(xué)教授。他從1946年起主編英文雜志《理論物理學(xué)進(jìn)展》，向國(guó)外介紹日本理論物理學(xué)的研究成果。

1948年受聘為美國(guó)普林斯頓高級(jí)研究院客座教授。

1949年由于其核力理論榮獲諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。

1949～1951年任哥倫比亞大學(xué)教授。

1953～1970年任京都大學(xué)基礎(chǔ)物理學(xué)研究所第一任所長(zhǎng)。

1957年參加世界和平運(yùn)動(dòng)大會(huì)，呼吁和平利用原子能。

1975年以后長(zhǎng)期患病。

1981年9月8日在京都逝世。

人物生平

1907年1月23日出生在東京的一個(gè)知識(shí)分子家庭。第二年，全家搬到京都。父小川琢治是京都大學(xué)地學(xué)教授，也是一位著名的地質(zhì)學(xué)家和地理學(xué)家，而且興趣十分廣泛，愛好考古、書畫、刀劍、圍棋和中國(guó)文化，家中藏有豐富的書籍。生活在書香之家，湯川秀樹從小就喜愛圖書，養(yǎng)成了愛讀、多想、勤寫的好習(xí)慣。他的父親是個(gè)開明的人，不像其他日本家庭那樣硬要孩子遵命選擇職業(yè)，而是諄諄誘導(dǎo)湯川秀樹自己去抉擇未來(lái)。勤奮向上的湯川秀樹在他邁進(jìn)大學(xué)的門檻時(shí)，決定專心致志地攻讀物理學(xué)，還特地選定了當(dāng)時(shí)新興的量子物理學(xué)當(dāng)作自己進(jìn)擊的目標(biāo)。那個(gè)時(shí)候，日本的科學(xué)還是很落后的，量子物理學(xué)更是一片空白。湯川秀樹的決定是十分大膽的，也是帶有風(fēng)險(xiǎn)的，但是他毫不畏懼，充滿信心地開始了對(duì)微觀世界的探索。他千方百計(jì)地搜集和購(gòu)買各種關(guān)于量子物理的書刊，廣泛閱讀歐洲、美國(guó)的科學(xué)家們最新發(fā)表的論文，虛心拜一位有名的物理學(xué)教授為師。這樣，湯川秀樹在大學(xué)里打下了堅(jiān)實(shí)的知識(shí)基礎(chǔ)。

1932年因入贅湯川家改姓湯川，并來(lái)到大阪，擔(dān)任帝國(guó)大學(xué)的講師，同時(shí)，繼續(xù)從事原子核結(jié)構(gòu)的研究。他廢寢忘食地思索，患了輕微的失眠癥，白天頭腦總是模模糊糊的，一到晚上又難以入眠，而且頭腦越來(lái)越清醒。他躺在床上看著天花板，對(duì)原子核結(jié)構(gòu)的五花八門的想法便都浮現(xiàn)在腦海里。可是第二天，腦子昏昏沉沉，又什么都忘得一干二凈了。怎么辦呢？湯川秀樹索性在枕頭旁邊準(zhǔn)備好筆和本子，待思想的火花一出現(xiàn)，馬上抓住記下來(lái)。說(shuō)也奇怪，他晚上以為想得很妙、很有價(jià)值，第二天一看筆記，卻毫無(wú)價(jià)值。經(jīng)過無(wú)數(shù)次的失敗、艱辛的探求，他終于在1934年10月，發(fā)現(xiàn)了基本粒子的一個(gè)嶄新的天地——介子家庭，為量子物理學(xué)的發(fā)展作出了卓越的貢獻(xiàn)。

湯川秀樹是一位沒有到過歐美留學(xué)，而是在日本國(guó)土生土長(zhǎng)起來(lái)的理論物理學(xué)家。湯川秀樹自謙地說(shuō)：“我不是非凡的人，而是在深山叢林中尋找道路的人。”但是，他的成功告訴人們：在落后的條件下，勤奮探求，勇往直前，同樣可以到達(dá)光輝的頂點(diǎn)。他的成功，他的榮譽(yù)，成為激勵(lì)日本人民在戰(zhàn)后廢墟上進(jìn)行建設(shè)的精神力量。

介子假設(shè)

1935年，湯川秀樹提出“介子論”，對(duì)質(zhì)子和中子的結(jié)合做了很圓滿的解釋。湯川秀樹假設(shè)質(zhì)子和質(zhì)子間，質(zhì)子和中子間，中子和中子間，都另有一種交互吸引的作用力，在近距離時(shí)，遠(yuǎn)比電荷間的庫(kù)侖作用力為強(qiáng)，但在稍大距離時(shí)即減弱為零，這種新作用稱為核子作用或強(qiáng)作用。它是由于交換一種粒子稱為介子而生的交互作用。他說(shuō)，質(zhì)子(為費(fèi)米子)和中子會(huì)扭曲周圍的空間(核力場(chǎng))，為了抵消此一扭曲,遂產(chǎn)生了虛介子(介子為玻色子)，藉著介子的交換，質(zhì)子和中子才能結(jié)合在一起.結(jié)合相對(duì)論和量子理論以質(zhì)子和中子間新粒子的交換(介子叫“π介子”)描述原子核的交互作用，湯川秀樹推測(cè)粒子的質(zhì)量(介子)大約是電子質(zhì)量的200倍，這是原子核力介子理論的開端。質(zhì)量為電子200倍的粒子在宇宙射線中被發(fā)現(xiàn)，那時(shí)物理學(xué)家最先想到的是，它就是湯川秀樹的π介子，后來(lái)才發(fā)現(xiàn)它是μ介子。

科學(xué)成就

在大阪大學(xué)工作不久，在1935年湯川秀樹提出介子學(xué)說(shuō)，以“基本粒子的相互作用”為題，發(fā)表了介子場(chǎng)論文。當(dāng)時(shí)，量子電動(dòng)力學(xué)正處于草創(chuàng)階段，人們已逐漸認(rèn)識(shí)到，電磁相互作用可以看作是在荷電粒子之間交換光子，光子是電磁場(chǎng)的“量子”，它以光速運(yùn)動(dòng)因而靜質(zhì)量為零。參照這一理論，湯川把核力設(shè)想為帶有勢(shì)函數(shù)U（x,y,z,t）的特定場(chǎng)中的相互作用，這種場(chǎng)導(dǎo)致所謂U量子，U量子是核強(qiáng)相互作用時(shí)交換的粒子，其靜質(zhì)量約為電子的200倍（后來(lái)命名為“介子”），即質(zhì)子和中子通過交換介子而相互轉(zhuǎn)化（《論基本粒子的相互作用》）。

他預(yù)言，作為核力及β衰變的媒介存在有新粒子即介子，還提出了核力場(chǎng)的方程和核力的勢(shì)，即湯川勢(shì)的表達(dá)式。按照這一理論，質(zhì)子和中子通過介子可以帶正、負(fù)電荷或者是中性的，一個(gè)介子可以轉(zhuǎn)化為一個(gè)電子和不帶電的輕子（即中微子）。交換介子而互相轉(zhuǎn)化，核力是一種交換介子的相互作用。1937年C.D.安德森等在宇宙線中發(fā)現(xiàn)新的帶電粒子（后被認(rèn)定為μ子）之后，經(jīng)C.F.鮑威爾等人的研究，于1947年在宇宙射線中發(fā)現(xiàn)了另一種粒子，認(rèn)定是湯川秀樹所預(yù)言的介子，被命名為π介子。

湯川秀樹和坂田昌一等人在1937年展開了介子場(chǎng)理論的研究。1947年提出了非定域場(chǎng)理論，試圖解決場(chǎng)的發(fā)散問題。在1953年9月在京都召開的國(guó)際理論物理學(xué)會(huì)上，湯川秀樹發(fā)表了非定域場(chǎng)的統(tǒng)一理論。