汤川秀树（1949年诺贝尔物理学奖得主）
| 汤川秀树 | |
|---|---|
| 出生 | 1907年1月23日 日本东京 |
| 逝世 | 1981年9月8日（74岁） 日本京都 |
| 国籍 | 日本 |
| 母校 | 京都帝国大学 |
| 知名于 | 介子理论、核力、汤川势 |
| 奖项 | 诺贝尔物理学奖（1949年） |
| 研究领域 | 理论物理学 |
| 机构 | 大阪帝国大学 京都帝国大学 东京帝国大学 普林斯顿高等研究院 |
汤川秀树（ゆかわ ひでき，1907年1月23日—1981年9月8日），日本理论物理学家。因提出介子理论预言核力的传递机制，荣获1949年诺贝尔物理学奖，成为第一位获得诺贝尔奖的日本人。
生平
汤川秀树出生于东京一个知识分子家庭。父亲小川琢治是地质学家，后任京都帝国大学教授。汤川家族三代学者，堪称书香门第。汤川本姓小川，入赘后改姓汤川。少年时期他生活在京都，就读于京都府立第一中学，后在第三高等学校（现京都大学的一部分）学习。
1926年进入京都帝国大学理学部物理学科。在大学期间，他对量子力学产生了浓厚兴趣，自修了狄拉克的《量子力学原理》和海森堡的德文原著。1929年毕业后留校任教，先后担任京都帝国大学和大阪帝国大学的讲师。
1932年与汤川スミ结婚，遂改姓汤川。1933年起在大阪帝国大学理学院担任讲师，1935年晋升助理教授。1936年任大阪帝国大学副教授，1938年获得理学博士学位。1939年回到京都帝国大学任物理学教授。1948年应邀前往美国普林斯顿高等研究院访问研究，1949年受聘为哥伦比亚大学客座教授，同年获得诺贝尔物理学奖。1953年返回日本，在京都大学基础物理学研究所（YITP，后以他命名）担任所长直至1970年退休。
汤川秀树一生反对核武器。二战期间他保持低调，战后积极投身和平运动，参与签署《罗素—爱因斯坦宣言》，是帕格沃什科学和世界事务会议的积极成员。1981年因肺炎在京都去世。
学术生涯
1930年代，物理学界面临一个重大难题：原子核由带正电的质子和中性中子组成，但电磁学要求同性电荷相斥，是什么力让质子克服电磁斥力紧紧束缚在一起？当时已知的电磁力和引力都无法解释核力的强度和作用范围。
汤川秀树大胆类比量子电动力学中光子的交换机制。1934年，他开始提出假设：质子和中子之间通过交换一种未知的、具有有限质量的粒子来传递核力。1935年，他发表划时代论文《关于基本粒子的相互作用》，正式提出介子理论。在这篇论文中，他推导出核力的势函数——后来称为汤川势（Yukawa potential）：
<math>V(r) = -g^2 \frac{e^{-r/R}}{r}</math>
其中R与介子的康普顿波长相关。通过核力的作用范围（约1.5×10⁻¹⁵米），他推算出这种新粒子的质量大约为电子的200倍。因为它的质量介于电子和质子之间，汤川将其命名为"介子"（meson）。
这一理论轰动物理学界。1937年，安德森和尼德迈耶在宇宙射线中发现了一种质量约为电子207倍的粒子，一度被认为是汤川预言的介子。但随后的研究表明，这种粒子（现称μ子）与核力几乎不发生作用。直到1947年，鲍威尔团队利用照相感光法在高空宇宙射线中发现了真正的介子——π介子，才最终证实汤川理论的正确性。
汤川秀树还为量子場理论的发展作出了重要贡献，提出非局域場理论。他所建立的基础物理学研究所（YITP）至今仍是日本理论物理学的中心。
获奖成就
1949年，汤川秀树因"以介子理论预言核力机制"被授予诺贝尔物理学奖。他是日本第一位、亚洲第二位（此前只有拉曼于1930年获得物理学奖）诺贝尔奖得主。他先后获得帝国学士院奖（1940年）、文化勋章（1943年）。1955年当选英国皇家学会外籍院士。他还被巴黎大学、牛津大学、莫斯科大学等二十余所大学授予名誉博士学位。
历史贡献
汤川的介子理论开创了核力研究的量子場论路线，是粒子物理学的里程碑。π介子的发现标志着粒子物理从核物理中独立成为一个新学科。汤川的理论范式——用交换粒子解释相互作用——后来被推广到弱力和强力，最终催生了杨-米尔斯规范场论和标准模型。
1985年，日本将基础物理学研究所更名为"汤川纪念基础物理学研究所"（Yukawa Institute for Theoretical Physics）。日本物理学会设有汤川纪念奖。汤川秀树也是日本1000日元纸币上的头像人物之一（2004年版），成为科学与民族文化融合的象征符号。
轶事典故
汤川秀树性格内敛沉静，不善言辞。他的一位学生回忆说，他讲课时常常在黑板前沉默良久，然后突然写出关键方程，然后又是长时间的沉默。学生们非但不觉得尴尬，反而认为这种"思考的沉默"最有感染力。
汤川幼年体弱多病，曾患肺门淋巴结核，卧床大半年。这段经历让他养成了静坐读书、沉思默想的习惯。他晚年将此归因于早年疾病，"生病给了我时间和空间去思考那些别人没时间想的问题。"
另外一段著名逸事是：1934年介子理论诞生前夕，汤川在半夜突然从睡梦中惊醒，脑中闪现出核心公式——这正是他用潜意识的"梦"来解决问题能力的一个缩影。
他平生最爱阅读的书籍包括《庄子》和《源氏物语》，其科学思维深受东方哲学中的"道"与"通"观念影响。
参考文献
- Yukawa, H. (1935). "On the Interaction of Elementary Particles". Proceedings of the Physico-Mathematical Society of Japan. 17: 48.
- Nobel Foundation. (1949). "Hideki Yukawa – Biography". NobelPrize.org.
- Brown, L. M. (1981). "Yukawa's Meson Theory". Physics Today. 34 (12): 38.
- 汤川秀树. (1973). 『素粒子』. 岩波書店.