執拗的成長:專訪日本諾貝爾物理獎得主益川敏英

執拗的成長:專訪日本諾貝爾物理獎得主益川敏英

►2008年諾貝爾物理學獎獲得者益川敏英(Toshihide Maskawa)。來源:nobelprize.org

毫無海外留學背景、日本本土培養的理論物理學家益川敏英,直到2008年獲頒諾貝爾物理學獎時,才第一次踏出國門。近年來日本物理學界令人驚訝地頻頻摘得諾貝爾獎,受到世界關注。2014年,兩位中國學者專訪了益川敏英,從中或可窺見日本學術界的文化和氛圍,也讓我們看到,這位有獨特個性和驚人力量的學者,咬定青山,執拗成長,終獲突破的故事。訪談中透露出來的日本科學家的堅韌個性,拼命文化以及一個能夠持續交流,激勵思想創新的穩固而強大的學術共同體,引人思考。

撰文 | 李英傑(大連理工大學哲學系)

白欣(首都師範大學初等教育學院)

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受訪人:

益川敏英(Toshihide Masukawa,也可寫成Maskawa),以下簡稱益川,現任名古屋大學特別教授、基本粒子起源研究機構總長(素粒子宇宙起源研究機構長)。1940年2月7日出生於日本愛知縣名古屋市。1962年畢業於名古屋大學理學部。1967年在名古屋大學大學院理學研究科獲得博士學位。1973年,與小林誠(1944年-,日本理論物理學家。2008年,憑藉和益川敏英的合作,二人共獲諾貝爾物理學獎)合作發表論文“CP violation in the renormalizable theory of weak interaction”[1]。2008年,憑藉“小林·益川理論”獲得諾貝爾物理學獎。

訪談時間地點:

2014年8月20日,名古屋大學ES綜合館益川敏英辦公室;

2014年8月21日,名古屋大學ES綜合館益川敏英辦公室。

執拗的成長:專訪日本諾貝爾物理獎得主益川敏英

►湯川秀樹(Yukawa Hideki),日本第一個諾貝爾獎獲得者。來源:Wiki

自日本物理學家湯川秀樹獲得日本第一個諾貝爾獎以來,迄今為止,日本物理學家已經有10人獲得物理學獎,其他領域也有多人獲獎,日本人為何屢獲諾貝爾獎,這是一個非常值得研究的話題。受訪者是日本本土培養出來的諾貝爾獎獲得者———益川敏英,2008年去斯德哥爾摩領取諾獎是益川有生之年第一次出國。在此之前他從未踏出過日本國門,更別說有任何的留學經歷,還因為英語不好,在諾獎頒獎典禮上用日文演講。可以說,益川徹徹底底是一位日本本土培養的諾貝爾物理學獎獲得者。希望通過對這樣一位人物的訪談,一方面探討如何能在本土現有條件下“土生土長”地培養出諾貝爾獎獲得者;另一方面,更為重要的是看出日本理論物理學界在人才培養、學術傳承、研究氛圍等方面的獨特之處。

1 為何選擇物理學———大師的影響

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►坂田昌一(Shoichi Sakata)。來源:朝日新聞社

►問:您為什麼要選擇物理學專業?

益川:我是名古屋人。1955年,我高中一年級的時候,坂田昌一(Shyoichi Sakata,1911-1970,日本理論物理學家。提出基本粒子結構模型,1964年以日本學術代表團參加北京學士討論會。著有《物理學和方法》、《科學家和社會》等)先生(日文中“先生”一詞是對老師、醫生等各領域專家的尊稱,可以譯為坂田老師,但是為了保持採訪的原意,採訪中的先生直譯為先生)發表了成為夸克模型前身的“複合粒子模型”(即坂田模型。1955年,日本理論物理學家坂田昌一提出了一種模型,認為所有參加強相互作用的強子並非個個都基本,“基礎粒子”只是質子、中子和超子,其餘的強子則是“複合粒子”,都可以由“基礎粒子”及它們的反粒子複合出來。該模型還認為,介子由一個基礎粒子和一個反粒子構成,重子由兩個基礎粒子和一個反粒子構成。所謂構成一個粒子就是構成表徵這個粒子的全部量子數)。

我雖然讀不懂,可是在新聞上看到這個消息還是很受鼓舞。我認為這樣驚人的成果能在名古屋被研究出來很厲害,如果是東京的話就不會有那麼大的影響了。在那之前,我幼稚地認為科學研究在19世紀末就結束了。然而名古屋大學卻做出了世界性的研究工作。於是特別想加入到他們之中,想弄清楚到底是怎麼研究的,就這樣確立了目標。在那之前我是完全不學習的學生。有了進入名古屋大學的目標後,就想著必須突破它,向著那個目標發奮圖強的學習。

問:同時代在名古屋大學學物理的學生們也跟您抱有同樣想法的嗎?

益川:嗯,是的。名古屋大學在坂田先生的周圍聚集了很多優秀的研究者和研究生。坂田先生經常要參加學術會議、中日學術交流的工作等,非常忙碌。在研究室露面時都已經是休息的時間了。所以我們日常沒有機會與坂田先生一起議論。在先生有空閒時間時,可以去先生那裡單獨詢問。然而,其實準備好的問題自己心裡已經有了答案,所以去請教老師時,更像是去確認一樣,很有意思。名古屋大學還沒有調整之前,這裡是以前的工學部,物理教室在對面的山上。下雨時非常泥濘。我就穿著那樣泥濘的鞋去找老師問問題,結束後就那樣出來了。我忘了自己帶著泥腳印這回事就闖進老師的房間。於是老師拼命地擦我的腳印,挖苦地說道:“益川穿著泥鞋就進來了”,這樣一來,學生就不再拘謹,能輕鬆地向老師提問題、大膽地討論。我沒有考慮到這些事情,但老師考慮到了,他很努力地思考怎樣使自己主辦的研究室更好地發展,更好地運營。

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►朝永振一郎(Sinitiro Tomonaga)。來源:Wiki

►問:湯川先生和朝永(朝永振一郎,Sinitiro Tomonaga,1906-1979,畢業於京都大學和東京大學,日本理論物理學家,1965年獲得諾貝爾物理學獎。)先生陸續獲獎,這樣的事情是不是影響了與您同時代的高中生選擇大學學習物理?

益川:大體上,來研究粒子物理的同學們一般都會說想要取得像湯川、朝永那樣的成就。但是我不一樣。當時的人們經常唸叨著“古橋·湯川”。湯川是指諾貝爾獎獲得者,古橋是指當時獲得游泳世界紀錄的古橋廣之進,他們的成就完全不同。那時候大家都說想要學粒子物理。我是小學、中學從來不學習的那種小孩,是掉隊的差生,所以完全沒那樣的感覺。直到高中的時候,坂田模型發表後鼓舞了我想要學習基本粒子論,才開始發奮學習的。在那之前連學習是什麼都不知道。

問:自湯川獲得諾貝爾獎之後,日本在物理學方面持續獲獎,尤其是近年來的成績也很顯著,是不是有一種良好的社會氣氛,普通人都願意去投身科學研究?

益川:日本戰前的高等教育使用的是日本自行編寫的教科書。中國就是現在也不得不依賴英語教材吧,所以從某種意義上來講,我認為日本的高等教育是很優秀的。把優秀的學生作為留學生送往歐洲的同時,創作編寫本土教科書。所以在戰前的一段時間,數學也是,創作了很優秀的教材。正因為有了這樣的基礎,戰爭結束後,日本在國土狹小資源匱乏的情況下只能振興科學。那時充滿了科學立國的氛圍。我還是學生的時候是那樣,現在的學生不是那樣,他們的視野面向全世界,也更有競爭意識。說個滑稽的事情,我們那時候想為什麼美國和俄羅斯能夠做出那樣重要的運算,發表那麼厲害的論文呢?答案是他們經常吃牛排,體力非常好。所以我們也要吃牛排,於是合資在研究室買了牛排烤來吃。然而卻多出了兩塊,一塊被誰給偷吃了。到底是誰偷吃的?最終也沒有找到。

問:在研究方法,研究題目,研究模型方面,您受到了坂田先生的哪些影響?

益川:我1962年進入大學,那個時候,坂田先生非常忙碌,並沒有親自指導我。但是坂田先生會參與京都大學(以下簡稱為京大)的湯川研究所舉辦的模型和構造大型研究會,一年大概三次。先生非常忙碌平時沒有時間學習。所以開會之前會給研究室的年輕人分配任務,向先生彙報講解。先生在此基礎上花三天左右的時間學習整理,在京大湯川研究所的研究會上的發言,使我們受益匪淺。先生有一句至理名言,“最好的組織和最高的哲學能成就好的事業”[2]。哲學是指前進的方針;所謂的方法也就是研究的同時應重視集體的討論,這也是我們的風格。於是便有了“最好的組織和最高的哲學成就好的事業”。我們年輕人都認為有了這兩點便可以成就事業,自我暗示,拼了命地工作。

2 在名古屋大學的學習

執拗的成長:專訪日本諾貝爾物理獎得主益川敏英

►名古屋大學(Nagoya University)校碑

問:您讀大學時,名古屋大學都有哪些物理研究?

益川:有坂田先生的素粒子(日語中素粒子一詞對應英文為 Particle physics,在漢語中是粒子物理學之意,為了保持採訪原意,本文中仍使用素粒子一詞)論研究。還有有山兼孝(1904 - 1992,日本物理學家)先生的物性物理研究。以及以關戶彌太郎(1912 - 1986,日本物理學家)先生為中心的宇宙線研究,他的研究沒有方向性、一味地拼命尋找點光源,很遺憾以失敗告終。然後就是以上田良二(1911 - 1997,日本物理學家)先生為代表的電子顯微鏡、結晶學研究。

問:名古屋大學的研究方法和人才培養與其他大學有什麼不同?

益川:二戰後,名古屋大學的培養方法是建立以坂田先生為中心的教室會議制度。名古屋大學在二戰中曾對此已有嘗試,戰敗後便建立了民主的、教授講座式的研究小組培養制度。大規模的就演變成教室會議,但其中心構造也是研究小組。即使是研究預算也在研究會議上決定。

問:全員都參加研究室會議嗎?

益川:是的。我們研究生和教授們一樣,參會人員都有投票的權利。

問:您進入名古屋大學後,從什麼時候開始參加研討室(研討日語為コロキウム,即為 colloquium,意為研討會)

益川:是從博士一年級分配研究小組後開始的。在那之前也不是完全封閉的,但是參加了也不能很好理解,只能作為研究生被指導。像先前所說的由於理論之間的差異性,所以每個研究室都要進去學習一遍,大概4個月循環一遍,從物性小組到素粒子小組。

問:這個研討室多長時間開一次?

益川:一週一次,如果有重要的問題,有時追加到一週兩次。

問:舉辦人是誰呢?

益川:舉辦者是研究室主席,一般都是研究生裡面的佼佼者擔任。大家在會議上集體討論下次研討會想要聽什麼樣的理論、邀請誰來。集體決定後由主席負責聯絡。

►問:老師和學生全體都參加嗎?

益川:是的。老師和學生是沒有區別的。當然了,有立場和影響力的不同。

問:議論的時候是什麼樣的形式?

益川:是非常自由的。尤其我經常會大聲地說:“不是這樣的!”就連坂田先生在那個場合的發言也是暢所欲言的。那時先生忙於各種學術交流會議和中日學術交流等事物,沒有時間直接指導我們。但是有實在無法解決的事情的情況,先生會親自聽我們的彙報,然後花3天左右的時間推敲,解答的時候使我們受益匪淺。

►問:也讀其他研究者的論文嗎?

益川:所謂的研討方式,一種說法是快報,英語的說法就是journal club。每人閱讀學習最新文獻後發表報告。這是很恐怖的。對於新入學的研究生來說,即使讀也有很多讀不懂的地方,彙報不好時前輩就會突然闖進糾正,真的很鍛鍊人。

►問:論文是自己選擇嗎?

益川:在journal club這樣的方式下,每週會一下子送來很多論文,工作量很大。一週大概必須讀70篇左右。然而,由於自己初涉研究還是個新人,不懂的地方特別多。在研究室進行解說的時候就會被圍攻。經常會被說:“不對!再認真讀一讀!”一般是先決定一個題目再指定一個題目相關的人一起研究學習,儘可能是年輕人。因為解釋不好的話會被圍攻,所以這對於雙方來說都不是簡單的事情,挺吃勁兒的。

►問:對別人論文的觀點是批判還是學習呢?

益川:對別人的論文剛開始主要以學習為主。對於新入學的研究生來說,不可能瞭解所有的領域。即使是自己的研究也有很多是一知半解,除此之外的一點也不懂。但是即使不懂也必須拼命閱讀和理解,是很好的學習。

►問:除了閱讀別人的文章外,還發表自己的文章嗎?

益川:嗯,會大量印刷與投稿論文相同的東西,大概200份吧,給全世界分送。這樣一來投稿發表的論文,一開始就在研討室上討論過。

►問:那您做過什麼樣的彙報呢?

益川:名古屋在模型和構造方面的研究非常強,有很多傑作。但是對於像在美國和東京很流行的dispersion也就是分散之類的研究卻不擅長。越不擅長越想要去做。於是我便被要求做這些方面的研究。所以會做與坂田模型不同的領域的研究。

問:被前輩們要求?

益川:是的,是這樣的。並且很嚴厲。有一次不是在京大的基礎研究所,而是在與之相鄰的數理解析研究所。在那裡參加數學和基本粒子領域研究會。那時候有一個題目要求從素粒子角度進行報告。我從大貫義郎(1928-,日本物理學家,是益川研究生時代的指導老師之一)先生那裡得到了一篇特別難的數學方面的論文,要求我用一週的時間做出來。

問:不是自己喜歡的題目嗎?

益川:我並不討厭數學,還能很好地消化。

問:發表了多少次呢?

益川:沒有計算過。

問:發表之前會做什麼樣的準備呢?

益川:我比較懶,並不很早準備。大概在臨出發去京都之前的一兩天吧。帶上相關的論文,提前一天會學到半夜三點。

►問:遇到研究中的問題,您是怎麼解決的呢?

益川:做研究還是一步一步來比較好。還記得我當助教指導博士論文時,論文裡有一個最初的數式出現問題。但那時他的論文已經完成的差不多了,失敗的話會對找工作有影響。說起來很辛苦,我51個小時沒有睡覺修改論文,終於起死回生。這樣的事情發生過兩次,還有一次是因為電腦的程序的問題。還是在那個博士的論文中,程序的基礎是我負責,發現有錯誤後,花了51個小時進行修改,通宵達旦才通過的。

問:您這次獲獎的論文是從研討會中獲得的靈感嗎?

益川:不是。但是,它可以說是我對目前為止所學習和研究過的內容進行的一個總結,就某種意義而言注重開發和運用數學本身的一些專業技術和知識。

3 在素粒子論討論班(素粒子論グループ)中成長

問:您是從什麼時候開始接觸素粒子論討論班的?

益川:具體來說,我從進入碩士階段開始接觸素粒子論討論班的,也就是1962年開始的。在那之前,讀大學的時候,我雖說隸屬於物理研究室,但與老師直接接觸的時候很少,只是聽聽課而已沒有深入瞭解。

之後,進入物理研究室進行研究是從名古屋大學碩士一二年級的時候開始,但碩士階段也是很多人一起集體學習談不上研究。老師要求我們要經常在理論研究室學習,所以我每三個月循環一次,物性理論,原子核理論都要體驗一遍。在此基礎上,老師再來指導我們經過了理論學習以後看自己適合哪個研究團體,再結合自己的意向,確定碩士論文的題目。題目確定以後再推薦去適合這項題目的研究室。如果自己無論如何也確定不了題目的話,老師會提供一個論文題目的目錄單,從中選擇題目後,再決定去哪個研究室。

碩士二年級後半期雖然還不能算正式進入研究室,但是該研究室的老師會指導你的碩士論文。

博士一年級的時候才會被正式分派到各個研究室。我們必須要學習與實驗相關的技術,但是在這方面花費的時間不能太長,沒有時間讓你考慮太多,必須早一點決定自己要去哪個研究室。

理論上來講,早早決定自己的專業或方向是不妥當,盲目的。因此,每個理論研究室都不能錯過,都要經歷一遍。所以我花了三四個月的時間,循環了三四個研究室。

問:那您是在這些研究室學習過之後馬上就決定去素粒子研究室了嗎?

益川:不是的。我不是馬上就進行研究的。當老師問我想以什麼題目寫碩士論文的時候,我說了一些不符合實際的話。老師說,你想進行的研究哪裡都不能提供,沒有條件實現。但是如果哪個方面都想接觸的話,只有素粒子研究室才能做到,所以我才決定去素粒子研究室。我的題目跟哪個研究室都沒有多大關係,是很特殊的題目。我試圖解開這個S矩陣的方程式。所以其實我也不是直接在素粒子理論團隊進行研究的。進入坂田研究室以後也不單單隻學習基本粒子理論,原子核理論我也學習過,也發表過論文。

問:您碩士階段決定去坂田研究室的時候就已經確定指導教授了嗎?

益川:碩士的時候沒有獨立的指導教授,是大家一起學習,集體指導。

問:那就不是單獨的老師指導您,對嗎?

益川:是的,我所研究的東西題目很特殊,沒有老師能指導,能指導的我都不做,做別的事情。我的情況是,不拘束於條條框框,喜歡什麼就做什麼。

問:進入素粒子研究室以後,每次的小組討論您都出席嗎?

益川:是的,碩士剛進入研究室的時候有大概半年的時間是由研究室的前輩指導我,所以那時候還找不到進入研究室的感覺。進入博士階段後才算正式隸屬於此研究室。進入博士以後基本上我就不接受指導了,就隨便做自己喜歡的事。

問:那您每次參加研究室的研討會是從博士開始以後嗎?

益川:是的。我是從1964年開始的。當時名古屋大學還不是自由制。雖然隸屬於那個研究室,但是要成為該研究室的研究員,要由研究組的人推薦以後在教師會議上投票來決定。當時是這種情況。

問:素粒子論討論班是全國性質的組織吧。

益川:是的,是這樣的。

問:那麼那時素粒子論討論班的學科帶頭人是誰呢?

益川:那就要談一點歷史[3]了,戰前還沒有素粒子理論組,那時有數物學會,也就是數學和物理共同的學會。在那之中,最開始做研究的人們開展了所謂的介子討論會(日文原文為メソン會),有四五十人集中議論問題,除此之外沒有別的,逐漸發展到現在大概有數千人了。介子討論會的成立是在戰後不久。除此之外,坂田先生於1942年在名古屋大學成立了研究組。京都的話,就是湯川先生了。朝永先生也是在戰後成立的研究組。只有這些,沒別的人研究。朝永先生那時條件很惡劣,居住環境也不好,只能寄宿在大學。隨後經過體制的改革後,當我們進入到素粒子論討論班的時候,在較具規模的大學裡,素粒子論討論班已經形成規模了。

問:全國的研究者們會不會聚集在一起發表,討論?

益川:最開始在戰後介子討論會那時會在一起討論。那時提出了研究應該更加深入和細緻的建議。於是給每個人分配任務,然後在下次集中討論的時候把研究成果綜合起來變成論文。那時是這樣的方法,充其量也就40人。1950年以後體制改革才變成了現在的素粒子論討論班。所以那個時候如果說能算作研究小組的話,只有湯川先生那邊和坂田先生的名古屋以及朝永先生所在的東京教育大學(日本筑波大學的前身)。還有大阪市大學,那裡有實力很強的研究組,聚集了現在看來很有影響力的前輩成員。那裡的中心人物是南部(南部陽一郎,1921 -,日裔美國物理學家。2008 年與益川、小林一同獲得諾貝爾物理學獎)先生。但是南部先生在35歲左右的時候,雖然在日本已經當了教授可還是放下研究組去了美國。也許是想跟最尖端的人們一起共事。

問:現在素粒子論討論班還存在嗎?

益川:現在有些過於大了,但也只是形式上變大了。因為現在學會聚集討論的時候,與其說討論物理問題不如說討論該如何組織討論班的問題。

問:素粒子論領域在最初的時候聚集了各個大學的教授們,其中領導者都有誰呢?

益川:那個時候的大師有湯川、朝永、坂田。以他們為中心,每次集會的時候學會之間互相彙報和討論研究的內容,並且一起討論下次集會之前應該研究的內容,非常和諧。也許與湯川先生獲得諾貝爾獎這件事情有關吧,日本在戰後馬上在各個大學進行研究體制的改革與整頓。於是每個大學都有了自己的研究室,在裡面進行日常的討論和研究。以湯川先生為首的京大基礎物理學研究所也進行了整頓。他們是根據題目授課,然後把人們聚集在一起議論和發表研究內容。所以有幾個大學的研究會都是自己幹自己的。而後,由於討論逐漸參有行政事務的內容,物理學會便根據科目分成了幾個小組,有素粒子論討論班、原子理論討論班等。

4 與小林誠的合作

執拗的成長:專訪日本諾貝爾物理獎得主益川敏英

►進入研究生院學習的益川敏英(Toshihide Maskawa)和小林誠(Makoto Kobayashi)

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►與益川敏英同獲2008年諾貝爾獎的小林誠(Makoto Kobayashi)。來源:nobelprize.org

問:您為什麼要把“CP對稱性破缺”作為研究課題呢?

益川:這個問題我想若是要小林來作答的話肯定會給出一個充分合理的理由。我的話,其實可以說是非常偶然的。在當時一個特別簡短的交流會上,遞到我手裡的一篇論文引起了我的注意。大致瀏覽之後,覺得“CP對稱性破缺”的實驗驗證是存在問題的。可是問題具體出在哪裡,因為當時時間緊迫,一點兒頭緒都沒有。後來,由於實驗數據與現有理論的不匹配,僅靠“四個夸克模型”來解釋“CP對稱性破缺”困難重重,研究就這樣擱淺了。1967年,溫伯格(Steven Weinberg,1933-,美國物理學家,1979 年獲諾貝爾物理學獎)實驗驗證了統一電磁作用和弱相互作用的模型,從而解決了質量項破壞規範對稱性的問題。根據這一理論,我們的實驗驗證才得以順利進行下去。

問:對於理論物理學,共同研究是很重要的嗎?

益川:實驗小組現在有上千人。然而理論小組經常2到3個人就能組成一個團隊,這是很常見的。有年輕人需要親自指導的話,也有5到6個人的時候。

問:那麼,研究的時候,您和小林先生是如何分工的呢?

益川:我在名古屋大學當助教時,他進入研究生院。他是他那個年級裡唯一對素粒子論有抱負的人。那時我為要博士畢業的學生召開研討會,共同研究論文相關的內容,小林君經常會偷偷溜進來參加,我也不說什麼。於是,不光是他,組裡的學生在寫論文、研究等各個方面都借鑑到了很好的經驗。

1970年,我到京都大學工作,2年後也就是1972年,他也來了。於是便有了一起工作的想法。

那時候只發現了3個夸克,4個夸克理論的提出還是在1969年格拉肖、李爾普羅斯、馬伊阿尼(三人分別是 Sheldon Glashow,John Iliopoulos and Luciano Maiani,這裡是益川的記憶有誤,三人是在 1970 年發表的夸克相關的文章)等人的論文的基礎上才有的。於是以那些論文為基礎,我便思考到是否可以運用場理論來對CP對稱性破缺這一問題進行說明。所以,趁著和小林談話的契機,我們倆不謀而合決定研究這個課題。

4月初,小林一直在忙於適應新的生活環境。雖然在日本,4月末到5月初是休假時間,但他卻一直在忙。所以,大概在5月10日左右,在思考後我們決定利用場理論來研究CP對稱性破缺這一問題。我們開始運用4個夸克結構來做各種各樣的實驗,但對於CP對稱性破缺這個研究從一開始就不能很順利地進行,剛起步就遇到很大困難。我又是在業界出了名執拗的人,總想著哪裡跌倒就在哪裡爬起來。小林君也在反覆摸索後發現四個夸克模型確實存在問題,研究陷入困境。

你知道,在做決定的時候,浴室[4]和廁所是轉換思維的好地方。走投無路時突然想到既然“四個夸克模型”不能很好地解釋“CP對稱性破缺”的話,那麼為什麼不把夸克增加到6個呢。因為我是個急性子的人,所以比小林君更早一些就否定了四個夸克的方法。第二天去了學校把我的想法跟他說了以後,他考慮了不到一分鐘就同意了我的觀點。

我用日語寫的論文的結構和草稿,花了將近1個月的時間才寫完,大概是論文(指實際發表出來的那篇獲諾獎論文)的三倍那麼多。小林君在此基礎上刪減後,以不同的順序也寫出三個CP對稱性破缺模型。現在成功的六元模型我在最開始寫的時候是在希格斯粒子為複數的條件下達成的,大概寫得亂七八糟的就給他送過去了。論文從開始撰寫到完成大約花了50天左右的時間。因為當時是8月份,小林要返鄉(這裡指的是 8 月份是日本的盂蘭盆節,小林誠返鄉祭祖)。我把日語的原稿寫完之後立即交給小林,他在返鄉期間就完成了英文的譯稿。8月末他回來後,我們又再次修改潤色,覺得差不多了之後就向京大的《理論物理學進展》(該雜誌名為 Progress of Theoretical Physics,是日本的一個物理學期刊,由日本物理學會出版發行。該雜誌創刊於 1946 年,雜誌語言使

用英語)投稿了。關於他是怎樣思考顛倒順序以及為何這樣做的原因我從來沒有問過。結束後,我就忙別的事情了。我如果寫特別長的論文的話要經過一年左右的時間反覆思考、深思熟慮以後才寫。

執拗的成長:專訪日本諾貝爾物理獎得主益川敏英

►左:小林誠(Makoto Kobayashi)、右:益川敏英(Toshihide Maskawa),2001年。來源:KEK

執拗的成長:專訪日本諾貝爾物理獎得主益川敏英

►驗證小林益川理論使用的貝拉探測器和KEK B加速器。來源:KEK

問:過去研究者們之間經常一起討論,甚至還會有爭吵,是這樣嗎?

益川:會啊。事實上那樣的事情每天都會發生。經常是邊吃飯邊討論。總會有兩個人討論著然後第三者插話這樣的事情發生。這樣形式的討論在小組中並不是說在聽到“好,下面開始討論吧”諸如此類的話後為了討論去討論,而是每時每刻像本能似的很隨意地在做著這樣的事情,不用引導。不過,這樣的情況僅限於日本國內。比如美國的某個大學,像這樣邊吃邊聊物理學的話題是不被允許的。為什麼這麼說呢?比如甲說了“這個問題……”的話後,而乙正好就甲剛說的這一問題與甲有相同的觀點,或許有比甲更成熟的想法。聽了甲這樣的話後,乙只有去和甲兩個人共同完成論文的撰寫了。因為若是乙就相同的觀點發表論文的話,在甲看來乙這樣的行為就屬於剽竊、抄襲了。所以,為了避免這樣的事情發生,他們是不會邊吃邊聊的。

問:在日本國內諸如此類的事情會發生嗎?

益川:不會。硬要說的話,我覺得大家是在一種特別自由、濃厚的學術氛圍中做研究的。

問:名古屋大學像這樣的學術氛圍很濃厚,但是您在名古屋大學做了助教後就去了京都大學吧?

益川:是,開始是在名古屋大學。去了京都大學後呆了6年,又在東大的原子核研究所呆了4年後返回了京都大學。

問:為什麼是這樣的一種路線呢?

益川:學術交流對於研究者來說是極其有益的一件事情。正是因為持有這樣的一種價值觀,促使我們會努力去很多地方與不同的研究者進行交流和探討,所以我從名古屋、去了京大、東大,後來又返回了京大。即便是回了京大,實際上也是在京大的不同地方做研究。先是在基礎物理學研究所,後來又去了理學院。結果是在做了研究所的所長後,我在學術研究方面反而搞得比較少了。

5 從未出國、英語不好卻為何獲獎?

問:您一直在日本國內進行研究,與國外的研究者有交流嗎?

益川:因為用英語交流對我來說是非常困難的,所以平時不會去在意這些事情,也極少參加一些國際性的學術會議。獲諾獎後在瑞典發表演講的時候我也用的是日語。當時也有一個用法語做演講的研究者,所以我是第二個沒有用英語發表演講的人[5]。

問:既沒有留學的經歷,也很少與國外的研究者進行交流,您覺得這是一種遺憾嗎?

益川:不會。當然,有留學的經歷是很好的,能夠頻繁參加一些國際性的學術會議肯定對我目前的研究會有所幫助。但是,即便是身在國內,我也會通過各種途徑去獲取和收集研究所需要的最新資料。所以,我覺得應該一分為二地去看待這個問題。雖然英語交流有困難,但是在閱讀英文的學術論文的時候,我會一邊讀一邊去揣摩撰寫者的遣詞造句。因此,在精讀這些論文的過程中,無論是在研究方面還是在語言學習方面,我都獲益匪淺。

問:您雖身在國內卻做了國際性的學術研究,究其原因您認為是什麼呢?

益川:因為物理學本身就是一門非常客觀的學科,從實際出發,把現有的理論與實驗數據相結合去實驗驗證的話,肯定會得出與之相應的結論。任何理論也是如此,若是對現有的設想沒有一個合理的解釋的話,你所要提出的理論肯定是不會被認可和接受的。

問:物理本身是一門客觀的學科,對此能否再詳細解釋一下呢。

益川:最近的話,信息傳遞很及時。以前不是這樣的。以前國外的最新研究成果都是從海運的途徑被送到日本,但也僅限於送到有名的研究所或者大學裡然後再被逐漸分下來,這也是沒辦法的事情。這樣的話國外的最新研究成果到達我們這裡也需要半年的時間了。我們寫的論文給外面的雜誌投稿到印刷下來也需要半年的時間。所以等不及就會在教室印刷謄寫版本,大概200冊左右,稱為預印本向全世界範圍發送。分送的時候就在想,要是有一個能公開展示的地方就好了。有的一聽說是從日本的研究所來的論文直接就被仍在垃圾桶裡面了。

特別是最近的話,可以保存在電腦的服務器裡,哪裡都能看得到,只要不是特別奇怪稀奇的文章都可以刊登。有的外行或者不懂行的同伴來的投稿,大致由主編刪選後決定是否刊登。最近刊登的大部分都是具有一定水平的文章。所以即使是定居在日本的鄉村,寫的文章在第一時間也都會被全世界看到。

但是這樣一來也出現了問題,由於信息的發達反而缺少了一起討論的環境和夥伴。從前大家一起研究,討論再投稿發表最少需要半年,現在一篇文章三四天就能發表,稍微晚兩天就只能說借鑑過前人的研究,所以同等程度的研究者們反而缺少了一起討論的環境,也沒有那麼容易就寫出精彩的論文了。

問:物理學的客觀性是最重要的原因麼?

益川:是的。但也不全是,自由的討論也很重要。有時一起吃飯的時候,比如甲關於某一研究課題聊了自己的一些想法後,恰巧在場的乙與甲的想法是一樣的,或許比甲現有的想法更成熟。但是聽了甲的話之後,乙若是撰寫與甲的想法相關的論文,那就成剽竊、抄襲了。如果乙不想放棄自己現有的研究的話,那除了和甲兩個人一起去實驗驗證完成這項研究之外別無他法。所以,剛開始研究的時候是一個人,等研究完成的時候或許是兩個人、三個人,這樣的事在日本國內屢見不鮮。這方面國外具體是怎樣做的我不太清楚,日本是很自由的。自由的集會,暢所欲言的發表看法,有的甚至從最初的兩三人到後來演變成六七人。

6 得獎與思想傳承

問:您所說的湯川、朝永的傳統具體指的是什麼呢?

益川:湯川先生可以說是國內素粒子研究的第一人,對於他來說,1949年獲得諾獎可以說是為自己目前為止的研究畫上了一個完美的句號。我反而是受坂田的影響比較大。在名古屋這樣一個不像東京那樣中心的地方進行物理學研究並能獲得世界級的水平,可想而知對於當時的我是非常震撼的,同時也讓我更加堅定了進行物理學研究的決心。

問:您接受過湯川、朝永以及南部怎樣的指導呢?

益川:這些前輩們所提出的研究理論使研究進入一個日趨成熟的階段,再加上自由濃厚的學術氛圍,我覺得我的研究得以順利的進行在很大程度上是得益於此。

問:他們的研究方法有什麼特點?對於現在的年輕研究者來說有哪些值得借鑑的地方?

益川:研究方法的話可以說是各有所長,因人而異。前面也提到湯川先生是國內素粒子研究的第一人,他的獲獎不僅使日本的物理學研究獲得了國際方面的關注,在精神上也極大地鼓舞了國內其他的研究者和年輕人。朝永先生在獲獎之後需要參加很多的學術會議,即便這樣他還是在百忙之中抽空來了我們學校,近距離地和年輕研究者們進行談話,並且提了一些非常有價值的意見。

問:您是在什麼時候接觸到《自然辯證法》[6]一書的?

益川:大學二三年級的時候吧。在當時如果不知道這些的話是會被嘲笑的。除此之外,我還讀了馬克思的《資本論》。恩格斯、黑格爾的書我也有看。其中,黑格爾的書我覺得很深奧,難於理解。特別是他的《法哲學原理》一書,我記得有時候即使是一兩頁的內容,在看了日文的譯文後,還是花了將近2周左右的時間才弄明白。這樣晦澀難懂的內容,是需要花很多的時間才能融會貫通、運用自如的。

問:接觸了這樣的書之後,對您的研究有什麼啟發呢?

益川:簡單來說,就是自然界的萬物生存都遵循著一定的法則。把自然辯證法和唯物論相結合後,能夠使我更客觀地去看待一些問題。

問:坂田先生的“無限層次性”和武谷三男的“三階段論”對您的研究有什麼啟發?

益川:可以說現有的任何理論在被反覆實驗驗證之後,有的也許會被推翻,有的也許是在得以證明後使其變得更為成熟和完善。原子之後有原子核,原子核之後還有質子、中子,而這類亞原子粒子是由更基本的單元———夸克組成的,那麼夸克之後呢?像這樣的實驗驗證和科學追求是永無止境的,所以結果也就會有無限的可能性。我是無神論者,坂田也是。而且坂田在基本粒子的物理研究中特別注意借鑑和運用自然辯證法的思想,也許正是因為如此,所以他才提出了這一理論吧。

7迄今為止,中國自然科學為何無緣諾獎?(編者注:訪談時中國還沒有自然科學諾貝爾獎)

問:目前中國還沒有取得自然科學類的諾貝爾獎。對此,您有什麼看法和建議呢?

益川:聽說中國在選拔人才向諾貝爾獎衝擊,並不是說你出類拔萃被選拔上了就能證明你是適合去搞研究的,也不是說你在搞了研究之後就一定能夠有所成就。

為什麼這麼說呢?因為被選拔上的這些人較之其他人而言在某些方面,比如說學習方面,一定是非常優秀的。但是,搞研究與你會不會學習關係不大。會學習的人那是秀才,這些人往往腦子靈活、反應迅速,能夠快速而準確地應對一些突發狀況,解決一些棘手的問題。但只注重追求結果的他們卻疏忽了對過程的思考,而這恰巧是搞研究的人不可缺少的一個基本條件。所以,我認為搞研究需要的是具有腳踏實地,持之以恆,永不放棄等等這些品質的人。

日本在二戰時期曾經推廣過“英才教育”。把全國各地被稱為“神童”的人集合到一起,讓他們去解一些難題、迷題。那這些人無疑是優秀的,因為他們是秀才,會學習。雖然這一點是毋庸置疑的,但是這些孩子們並不是那種適合創新的類型。僅是聰明是不夠的,也正是這一點其實是不適合搞研究的。因為搞研究並不是一個立竿見影的事情。它每前進一步都是很難的,而要突破那一點是需要投入相當的精力、大量的時間的。這些人是很難朝著一個方向孜孜不倦、持之以恆的去努力的,會很容易改變目標,朝另一個方向前進。所以這些人在成為助手之前雖然也做了一些成功的研究,但是之後就會進入一個瓶頸期。一旦陷入這樣的困境之中,他們是做不出突破這個瓶頸所需要的努力的。倒不如說反應不太靈活但善於思考的人是比較適合搞研究的,最後能夠取得重大的學術研究成果的也往往是這些人。所以,我是不太喜歡“英才教育”的。

學術研究並不是靠三天打魚兩天曬網就能做來的。它需要對當前陷入的難題去積極思考,堅持不懈地努力。這種持之以恆、不屈不撓的精神是非常重要的。

“英才教育”聚集起來的這些人當中沒有一個人最終成為天才。天才是在某一方面或多方面擁有異於常人的天賦,並不是什麼都會什麼都懂。如果當時能夠意識到這一點的話,也許結果會大有不同。給研究者提供一些經濟方面的援助這一點我覺得是很好的。

有時候我也會被問到“像中國、韓國這樣的國家在什麼時候才能獲得諾獎呢?”類似這樣的一些問題。也許湯川先生也遇到過這樣的情況吧。國外具體是怎樣的我不太清楚,但是日本在明治時期就教育這一塊兒做得非常好。把國內的學者送到海外學習,與此同時,引進海外先進的教育技術等。光是注重教材的編寫這一點就為研究者進行實驗研究提供了很多方便。這也是被國外的很多學者認為值得推崇的地方。

總之,我覺得踏實勤奮,一心一意去做研究的話,即便是大學生也可以在5年之後能夠寫一些比較有價值的論文了。若是有人指導就更好了。過於依賴外界也不好,這也是為什麼我雖身在日本國內卻能做出國際性的研究成果的一個原因。

此次採訪得到了日本物理學家坂田文彥教授以及東京工業大學博士生益田須美子女士的鼎力支持,特此致謝。

執拗的成長:專訪日本諾貝爾物理獎得主益川敏英

本文原載《科學學研究》2016年4月第34卷第4期,《知識分子》獲授權刊載,配圖為編者所加。

參考文獻:

[1]KobayashiM,MaskawaT.CP-Violationintherenor-malizabletheoryofweakinteraction[J].ProgressofTheoreticalPhysics,1973,49(2):652-657.

[2]山中伸彌,益川敏英.“大發現”的思考法兩位諾貝爾獎得主的公開課[M].北京:世界知識出版社,2014.112.

[3]小長谷大介.素粒子論グループの形成と湯川記念館設立[J].龍谷紀要,2011,(2):103-114.

[4]益川敏英.浴缸裡的靈感:益川敏英的諾貝爾獎人生[M].北京:科學出版社,2010.

[5]邢志忠.益川敏英:高調的謙虛與低調的張揚[J].科學世界,2012,(8):95.

[6]益川敏英.自然科學と自然弁証法[M].益川敏英と科學の仲間.東京:本の泉社,2009.111-118.

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