仁科芳雄与世界物理学大师的日本之行

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1、仁科芳雄与世界物理学大师访日刘素莉作者简介：刘素莉，中国科学院自然科学史研究所博士生。E-mail:babydady@163.com。摘要20世纪30年代前后对日本物理学界影响很大的两次世界物理学大师的日本之行，离不开“日本现代物理学之父”仁科芳雄的长期努力。文章尝试挖掘海森伯、狄拉克以及玻尔访日这段鲜为外界关注的历史，以揭示仁科芳雄和这些世界物理学大师为日本引进量子力学、推动日本现代物理学发展所作出的伟大贡献。关键词仁科芳雄海森伯狄拉克玻尔量子力学20世纪上半叶，仁科芳雄（NishinaYoshio,1890－1951）作为日本一个非物理学专业出身的科学家仁科芳雄1918年毕业于

2、东京帝国大学电气工程专业，进入日本理化学研究所工作，同时成为东京帝国大学物理学院研究生，1921年被理化学研究所派往欧洲留学（1921年10月至1922年8月在英国剑桥大学卡文迪许实验室，1922年11月至1923年3月在德国哥廷根大学，1923年4月至1928年10月在丹麦哥本哈根大学玻尔研究所），一直没有获得过物理学专业的学位。，能够成长为“日本现代物理学之父”，与他在欧洲这块方兴未艾的量子力学圣地长达近八年的留学经历息息相关。尤其是他从1923年4月到1928年10月[罗伯森1985，页158]在尽揽天下物理英才的玻尔研究所玻尔研究所（theNielsBohrInstitut

3、e,NBI）是世界著名物理学家尼尔斯•玻尔于1921年在丹麦哥本哈根大学创建的，原名为“理论物理研究所”（theInstituteforTheoreticalPhysics）。1965年，为了纪念于1962年逝世的创建者玻尔，研究所改为现名。本文按通俗习惯将其统称为“玻尔研究所”。求学期间，因为与克莱因（OskarKlein,1894－1977）联手提出以狄拉克方程式表示康普顿散射的克莱因－仁科公式，一举奠定了他在世界理论物理学界的地位。与此同时，在“科学国际化之父”玻尔（NielsBohr,1885－1962）领导的研究所里，仁科芳雄还收获了来自不同国家的世界顶尖物理学家的友谊。

4、这些宝贵的财富后来帮助学成归国的仁科为日本引进了量子力学，推动了日本传统物理学向现代物理学的转变。其中，20世纪30年代前后对日本物理学界影响很大的两次世界顶级物理学大师的日本之行，都离不开仁科一以贯之的努力。图1.仁科芳雄一海森伯和狄拉克访日在仁科芳雄留学欧洲之初的1922年，爱因斯坦（AlbertEinstein,1879－101955）曾经在日本学界的邀请下成功访日。仁科在欧洲留学时期正是世界物理学破旧立新的“激动人心的年代”。在欧洲一群天才物理学家的努力下，量子力学以前所未有的气势攻城拔寨，短短几年就占领了现代物理学的制高点，曾在19世纪末、20世纪初遭遇过发展瓶颈的理论物

5、理学顿时焕然一新，气象万千。幸运的仁科芳雄躬逢其盛，又身处强手如云的世界物理学研究中心，曾萌生过邀请西方著名物理学家访问日本、帮助日本建立现代物理学的念头。1928年初，仁科在一次滑雪旅行途中听到他的导师玻尔提到想去亚洲旅行，马上写信回日本向他的老师、日本物理学权威长冈半太郎（NagaokaHantaro,1865－1950）了解是否有可能邀请玻尔访日，以及邀请海森伯（WernerHeisenberg,1901－1976）、狄拉克（PaulDirac,1902－1984）和泡利（WolfgangPauli,1900－1958）的可行性。他在信中还分析道：“玻尔与爱因斯坦有不同的志趣

6、，因此日本物理学家与玻尔的接触对于将来把日本的物理学介绍到欧美，早日增进与欧美的亲善具有间接意义。”[唐永亮2004]最后，玻尔由于种种原因没有立刻成行，海森伯和狄拉克却在接下来的那一年成功地为日本带去了欧洲最新的物理学成果——量子力学。20世纪的最初20年，日本物理学界还远离勃勃生机的现代物理学中心，对于当时世界上理论物理研究的最新进展了解并不多，能够对量子论进行研究的人更是凤毛麟角。第一位接触爱因斯坦的日本人是曾留学德国的物理学家、后来成为日本科学史学会首任会长的桑木彧雄（AyaoKuwaki,1878－1945）。他归国后从1911年开始陆续发表了许多研究相对论的论著，并著有

7、《爱因斯坦传》一书[梁波2005]。从1912到1914年在欧洲留学、并曾跟随爱因斯坦在苏黎世联邦理工学院（ETH）学习的石原纯被认为是日本研究相对论的第一人，他不但在1909到1918年的10年间用德文发表了38篇科学论文（其中与相对论有关的有27篇），而且是爱因斯坦1922年访日的促成者之一，并在爱因斯坦访日期间担任其学术翻译，后来更成为世界上第一套爱因斯坦文集（日文版）的主要编译者[安孙子诚也2005]。在爱因斯坦访日之后，日本迅速掀起了“爱因斯坦热”和研究相对