汤川秀树

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第九章 初期的研究
    1. 两大课题

    在从京都大学毕业之前,秀树的心又有了一段时间的动摇。

    今后研究物理学,还成得了气候吗?成不了气候,研究工作又有什么作用?心情由此而悲观,认为倒不如去当和尚。从中学时代就扎下根,现在仍然潜伏着的厌世思想,又开始抬头。

    即使到了成名之后,厌世的思想仍然活动在他的心灵深处。与其说是厌世,不如说是遁世更恰当一些。与别人打交道,减少到现在的1/10最好,这样能静悄悄地生活下去。如果是谁也不理,那将是寂寞的了,但忍受这冷清也是不错的。这样的空想一直没有实现,也许应当聊以自慰。

    从这一点来看,大学毕业在即的秀树,即使是有了遁世思想,也不是什么奇怪的事情。

    在大阪的东区,有个叫长光寺的寺院。父亲琢治的堂妹住在寺院里。

    她没有孩子,早就想收个养子。秀树弟兄从小时候起,就引起了她的注意。因此,秀树常常回避长光寺。

    “到那里去,会将你收去当和尚的。”弟兄们都这样认为。

    毕业前夕变得厌世的秀树想起了长光寺。如果到那里去,她一定会高兴地收留秀树,让他当和尚。

    有四五天的时间,秀树脑子里装的就是这件事,就像患了麻疹。毕业之后,这些事就忘得干干净净。

    玉城研究室没有留研究生的习惯。毕业以后的秀树等三人以义务劳动的副手的资格,和学生时代一样,继续过着学生的生活。当时的社会经济不景气,大学生的“销路”不好。在这种情况下,秀树同年级的学生,有很多都留在了大学里。以春秋笔法来说,是不景气产生了学者。

    同年级的学生相继把光头蓄起了长发,还有的从学生时代起就梳起了漂亮的分头。秀树没有追赶时髦,仍然是光头。母亲给他置办了一套西装,秀树也不轻易穿,就穿着一身立领学生制服,每天到研究室上班。

    刚好在这时候,物理学教室的一半要搬迁,搬到东大路大街。当时东山大街的电车只开到丸太町。电车从那里往北,就可以实现延伸到今出川的计划。这一来,电车就紧挨着物理学教室跑了。物理老师们认为,电车影响电流计,进行不了精密的实验,因此主张必须把教室搬开,搬到离有电车的大街100米以外的地方。

    以此为理由,才实现了把物理学教室搬迁到北部院内的计划。但是,如果以不能做实验为理由,只搬走实验器具就行了。实际上也有预算的关系,新建的时髦的建筑物,容纳不下物理学所有的研究室。玉城研究室也决定搬一半到新址去。

    在新的大楼里,分给研究量子论的人一人一间工作室。秀树觉得这是好运气。从古色古香的旧址,搬到新建的大楼,令人精神爽朗。秀树每天都以愉快的心情投入研究工作。

    大学毕业后的三年间,从秀树的学者生涯来看,是非常宝贵的准备期。就像游泳选手在做准备活动时,要先钻入水中潜泳一样。

    在秀树的面前,有着两大研究课题。与其叫做课题,不如说是一块没有开垦的处女地。一个课题是把相对论式的量子力学再向前发展;另一个是把量子力学运用到有关原子核的各种问题上去。无论哪一项,对于秀树这位刚毕业的大学生来说,都是过于庞大的课题。也因为秀树刚刚才满20岁。

    不过,从年龄来说,也不是太小。当时对量子力学的创建做出贡献的理论物理学者的大多数,都只有二十几岁,大秀树五六岁的居多。海森堡、狄拉克、泡利、菲尔密这四位有代表性的学者,都是在一九○几年至一九一几年前后出生的,于二十三四岁前后就已经完成了大业。

    这年秋天,海森堡和狄拉克携手访问了日本。听了这两位天才的演讲,秀树得到极大的收获,也受到了极大的刺激。

    秀树以两大问题为研究对象,但应从何处下手,一时间无所措手足了。在当时,原子核的研究,还不是物理学界的主流。有个名叫扎福德的大先觉者高出时代潮流,接二连三地完成了与原子核有关的化时代的研究。但大多数学者对涉足到原子核中,还颇费踌躇。他们满足于研究在原子核外部围着转的电子的动作。

    为什么大多数学者不把原子核当作一个问题呢?原因有多种多样。

    其中之一是原子核的结构完全不可理解。有许多学者想,物质只能让它们归结为两三种“基本粒子”。而在当时,被承认的基本粒子,还只有电子和阳子。另外,还有一个叫光子。

    可是,只有电子和阳子来构成一切物质的话,原子核就只能留下来,成为一个极大的谜。要想理解各种各样的原子核所显示的种种特征,几乎是不可能。想来想去怎么也不行,所以有许多学者没有沾原子核的边。

    有许多学者,只有漠然地想像,在原子核的内部,电子多半是进行着相当不同的活动吧。

    于是,秀树想,在以原子核的内部电子怎么活动为问题之前,把在原子核外边转动的电子与原子核之间的相互作用仔细弄清楚,也许会得到某些线索吧。为此,他把原子光谱的超细微结构的理论,从新量子力学的观点进行再探讨。特别是狄拉克的电子论,已经在原子核的外边取得了异常的成功。秀树决定,把这个理论应用于氢原子的光谱的超细微结构试试看。

    秀树的研究工作,就从这里开始了。

    阳子和电子集拢起来,构成氢原子。使二者结合起来的,不用说,那就是电的引力。此外,虽然微弱,磁气的力也在活动。因为阳子本身也是微小的磁石。在磁气的力的影响下,在氢原子的光谱上,表现出超细微结构来。以狄拉克的电子论为基础,从理论上决定超细微结构的工作,谁也没有做过。秀树想试一试。

    这个工作还不算十分吃力,简单地做一下,得出的结论就有两三个。

    秀树把它整理出来,提交给玉城老师。老师说,这个问题很复杂,等我慢慢地看吧。说着把论文锁进了保险柜。

    此后不久,在专业杂志上,登载了菲尔密的论文,秀树一看到它就气馁了。他选的和秀树的是同一课题,而且比秀树先行了一步。

    想踏进原子核结构的问题,刚一开始就碰了钉子。秀树的第一篇论文,原封不动地躺在保险柜里,落了个不见天日的命运。在这种情况下,秀树的兴趣中心暂时转移到另一个问题上。这还因为,在这段时间里,海森堡和泡利发表了有关量子力学的大论文。这些大论文在某种意义上,就好像是对普兰克所创始的量子论的结算报告。

    量子论的出现,把有关光的本性的极大的谜投向学术界。光就是波,特别是电波的一种这件事,到19世纪末为止,被确认为是没有怀疑余地的事实。但是,根据量子论的学说,光需要具有粒子的性质才行。光是“光子”的集合的这一想法的真实性,也不能否认了。 自那以后,经过二十多年,光的二重性,即粒子与波动的二重性,是学术界极大的谜。自从杜·布罗依的物质波的理论出现以来,这个二重性的问题,也扩大到电子那样的物质粒子。

    物质粒子的二重性之谜,被量子力学大体上解决了。为了最后解决光的二重性问题,需要把电磁场应用于量子力学。海森堡和泡利的量子电子学,在满足这一要求的完整的理论体系这一意义上,可以说是一个结算报告。

    但这个结算报告有一个很大的漏洞。因为在收支决算中,它写进了无限大的这一数字。虽然称之为收支决算,其实它是关系到能量问题。

    在能量不灭的原理成立的物理学的世界里,货币就是能量。单位不是美元,而是尔格。如果决算报告真的合乎情理的话,那么关于能量,就不应该出现无限大的这个数字。

    怎么才能把海森堡和泡利的报告上出现的无限大,从账面上的数字中消除呢?这个新的重大问题,出现在秀树的面前。

    为了解决这个问题,秀树反反复复地阅读他们的论文,每天都在推敲着。他想,无论如何也得想方设法把这个无限大的恶魔制服。然而,这个恶魔不是那么好收拾,它比秀树要强大得多。

    2. 学习法语

    秀树的研究室在新建不久的物理学教室的二楼。周围是农学部的建筑用地。南侧窗子的对面,可以看见北欧式的屋顶倾斜较陡的灰色建筑。

    那些灰色屋子的墙壁上爬满了常青藤,屋子下边正在玩耍的几只山羊不时发出“哞哞”的叫声。

    每天都和叫做无限大的能量这个难以对付的恶魔为对手,秀树心情烦躁,就连山羊的叫声,听起来都像是恶魔的嘲笑。

    费尽心思想出来的创见,一会儿就被自己推翻。每天就这么反复着。

    傍晚渡过鸭川河往家走的路上,秀树的心是绝望的。就连平时给他以慰藉的京都的群山,都愁眉苦脸地朦朦胧胧地隐现于夕阳中。

    第二天早晨,秀树又强打精神出了门。傍晚,还是灰溜溜地回来。

    这样的日子持续了一段时间之后,秀树终于对制服恶魔失去了信心。他开始寻找另外的稍微容易一点儿的课题。

    在秀树停顿下来的那段时间,量子力学的应用范围在不断地猛烈扩大。从原子、分子到化学结合以及固体的理论,到处都取得了成功。什么物性论啦,量子化学啦,新的专业分工正在形成。这些方面的论文,秀树读了不少,引起了他的兴趣。但是,他不想在这方面做点什么,他的眼睛仍然盯着原子核和宇宙线这些没有开垦的土地,只是不知如何下手才好,因此他决定稍事休息。

    决心休整的秀树有了较为充足的时间,他想利用这些时间在语言上下点功夫。英语和德语在学校里已经学过了,没有再学的必要。在三高时代参加过法语讲习会,但因为是晚上学习,总爱打瞌睡,所以学得不好。

    于是,秀树重新在当时的九条山的日法学馆学习法语,每周两三次。

    下午,他早一些离开研究室,从仁王门乘坐市内电车支线,沿水边往东,在动物园处往南拐,再往前就是终点站僦上。秀树喜欢这路电车,它总是空空荡荡的,开得也慢悠悠的,符合秀树的心意。

    下车的地方,是老电厂的旁边,这里看得见京都旅馆。沿着开往大津的电车线路稍稍往前走,两侧是丘陵,道路很窄。走到被称为九条山的丘陵的半山腰上,有个日法学馆,秀树就在那里学习。站在学馆回头一看,京都的街市尽收眼底。

    这里与物理研究室的气氛完全不同。

    那时候,法国电影开始在日本流行起来。上映的第一部影片,就是《巴黎屋檐下》,秀树也看过。

    “令人眷恋的回忆……”

    这首主题歌,被人们广为哼唱。

    “当她20岁的时候……”

    秀树也记住法语歌词,常常在嘴里哼哼。

    九条山的日法学馆,与秀树当时心目中的法国和巴黎的形象有相似之处。

    尽管都是一些年轻人,但有的已经能够用法语对话了。打扮与姿态都很时髦,有的显得很俏皮。来学习的女性,都是京都和大阪、神户来的良家小姐和年轻夫人,都是一些相貌出众的美人。

    秀树还是一个光头,身穿大学生制服,使人感到好像混进了另外一个世界似的。他几乎不和别人讲话。课间休息时,就默默地俯视着京都的街市。但在这里也没有不愉快的事发生。

    有位法国女教师引起了秀树的好感。他觉得她心地善良,感情细腻,讲起课来特别活跃。大家都喜欢她。她曾出过一个法语课外作文题——

    《散步》,秀树认真地写了这篇作文。

    我不想追求城市里的强烈刺激。但到远离村落的田园去,我又是个大懒汉……我的家离皇宫很近,在那儿散步的时候很多。秋天最好了,在宫苑的老树之间的路上落满的树叶,在木屐底下沙沙作响。这声音,我永远不会忘记,要永远留存在记忆里。

    在宫苑的另一处广场上,星期天孩子们分成几组,各自拉开阵势打棒球。在广场的正中央背后,跑腿的小和尚把自行车停在那里,欣赏着人们自由愉快地尽情娱乐。

    在广场旁边的草坪上,两株银杏树高高地耸立着。每到秋季,黄色的落叶盖满了附近的地面。这是一个晴朗的上午,两个小男孩在银杏树下,用双手捧起银杏叶往对方头上撒。这时一只小狗跑过来和两个孩子混作一团,在黄色的覆盖物上撒着欢儿乱跑。

    忽然抬头一看,树叶掉光了的寂寞的银杏树小枝条,受到阳光的照射,镶上了桃红色的花边儿。

    我总是满腹心事地离开家门的,但在半路被周围的事物把心思夺走,忘记了一切。在很多时候,都是处在愉悦的失神状态,往回家的路上走……

    秀树是一个孤独的散步者。但是,他的新的思路,并没有在散步中形成。生来就寡言少语的秀树,就是到了研究室,也是整天不和谁说话,只埋头看专业论文。不知道同事们怎么看他,该不会觉得他是一个令人不愉快的人吧。

    秀树也知道这种状况不好,但要摆脱这种状况又觉得很困难。他认为自己不仅是不幸的,也是一个不能给周围的人带来幸福的人。他甚至想,他只能一生孤独,还是不结婚的好。因为结婚只能失去自由,却不能给对方带来幸福。秀树常常用这种推论,来演绎他自己的未来。

    工作累了,常常喜欢在笔记本的一角,画只有自己一个人居住的一间房屋的设计图。在十铺席宽的房间里,有桌、椅、书架和床铺。除了书籍以外,没有放别的东西的地方,这不要紧。最令人佩服的是,还设计了洗手间。这就是秀树居住的童话世界,未免太过于美好,其实是一个缺乏华丽梦境的、干巴巴的、朝着现实世界闭上窗户的小世界。曾经爱过盆景的孩子,在那里虚幻地活着。

    不过,这个小世界的窗户,是只向学问的大世界开放的。这扇窗户始终有充分得过头的阳光照射进来——木村老师接连不断地把外国的学者当做临时讲师请进来,这对秀树是一个莫大的刺激。从大学毕业以来的两年时间里,就听了荒胜文策博士、杉浦美胜博士、仁科芳雄博士等人,从各自的角度讲量子力学课。这些先生都是刚刚从欧洲学成归来的,对新兴物理学有很深的造诣。在这些先生当中,仁科博士对秀树的影响最大。

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