客观日本

【日本人与诺贝尔奖】南部阳一郎:等待了30年的诺奖

2021年06月22日 宏观政策与科学奖

2008年南部阳一郎获得诺贝尔物理学奖时,整个日本和日本物理学界全都为之欢欣鼓舞,因为“虽然南部一直被认为肯定会获得诺贝尔奖,但这一天的到来却足足等了30年”。

南部的成就很早以前就得到了高度肯定,却一直没有获得诺贝尔奖。他每年都被期待获奖,但每年期待都落空,到了80岁后,大家开始放弃希望,甚至有人说:“如果不把诺贝尔奖颁给南部博士,那么这个奖项就没有价值”。87岁时,南部终于因为“发现了自发对称性破缺”而与发现新夸克的其他两名日本人共同获得诺奖。由于失去了单独获奖的机会,南部的这次获奖宛如被顺便授予的一样。

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南部阳一郎,2008年因发现自发对称性破缺而获得诺贝尔物理学奖。南部于1970年加入美国国籍。因南部未出席诺奖颁奖典礼,图片是他在芝加哥大学得知获奖时的照片。(摄影:路透社/Aflo)

31岁赴美,发现“自发对称性破缺”

南部1921年出生于东京,2岁时遇到关东大地震,搬到了福井县。他自幼就被称为天才,后考上东京帝国大学,学习理论物理学,但因为太平洋战争提前两年毕业,被陆军征召入伍,分配到了雷达研究所。

战后南部重回东大,加入了理论物理学的研究团队,1950年在大阪市立大学设立理论物理学教室,1952年赴美国普林斯顿大学留学。留学期间还与爱因斯坦一起讨论过问题,但爱因斯坦否认能用量子力学解释物理现象,二人的观点时有冲突。

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南部博士向福井县提供了诺奖奖牌的复制品以及他上学时和在大学教学时使用的6本笔记本(图片:全国知事会网站)

不久后,南部前往芝加哥大学,在那里,他多年来的研究取得了成果,并凭借1960年发表的“对称性的自发破缺”理论获得高度赞誉。

即使将图形的左右两边调换,其形状也不会改变的情况称为对称性,如果某项物理定律跨越空间和时间仍然成立,则称为物理对称性。很多物理定律都拥有这种对称性,但南部认为这只是一个“假设”,而非“不验自明的定律”。

南部认为在基本粒子的世界里对称性会自发破缺,这是他受到当温度低于一定水平时电阻会变为零的超导理论启发,大约用了2年的时间推导出了“自发对称性破缺”理论。

在被问及取得这项成果时的心情时,南部说:“非常兴奋。因为把在东大掌握的凝聚态物理学理论应用到了基本粒子理论上”。

把三种夸克比作三种颜色

1960年代后半期,南部在基本粒子夸克的“量子色动力学”领域取得了开创性研究成果,赢得了不朽的赞誉。“量子色”并非指夸克真的有颜色,而是为了表示3种粒子的量,假定存在具有“红”、“绿”、“蓝”三原色的夸克。

1964年提出的夸克理论认为有3种夸克,但这不符合量子力学的基本原理。对此,南部提出了3种夸克分别有3种颜色的理论,为基本粒子标准理论后来的发展做出了重要贡献。

南部说,他时常告诫自己,不要追随或者进一步发展别人正在做的研究,而是要“对别人都不感兴趣的事情感兴趣”。

南部说:“我总是想自己尝试一些不同的事,而不是追随别人”。他还开玩笑补充到:“因为那样没有竞争,做起来更容易”。

当被问及构思理论时的“灵感”时,南部回答说:“一般都是在晚上上床休息时。有时会思考一整夜”。白天总有其他事要忙,没时间思考。他还表示,晚上没有杂事,所以“一些先前隐藏的观点会冒出来”。

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在大阪市立大学特别荣誉教授授予仪式上的南部阳一郎(图片来源:南部阳一郎物理学研究所官网)

把《论语》的教诲作为研究的座右铭

南部公开表示自己做研究的座右铭来自《论语》的教诲,并且也这样告诫学生们。

那就是“学而不思则罔,思而不学则殆”。

这句话的意思是,只是一味地读书而不自己思考是无法理解事物本质的,也就没有任何用处,而只是一味地思考而不读书则会变得武断导致危险。

南部的研究生涯大部分都是在芝加哥大学担任教授,1970年还加入了美国国籍。不过,他在大阪市丰中市的房子始终保留着,晩年一直在丰中市的家中生活。

2015年7月5日,南部因急性心梗于丰中家中去世,享年94岁。

日文: 马场錬成(科学记者)
中文:JST客观日本编辑部