仁科芳雄与世界物理学大师的日本之行

仁科芳雄与世界物理学大师访日

刘素莉?

　　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（Nishina Yoshio, 1890－1951）作为日本一个非物理学专业出身的科学家①，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②求学期间，因为与克莱因（Oskar Klein, 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（Niels Bohr, 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。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（Albert Einstein, 1879－1955）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（Nagaoka Hantaro, 1865－1950）了解是否有可能邀请玻尔访日，以及邀请海森伯（Werner Heisenberg, 1901－1976）、狄拉克（Paul Dirac, 1902－1984）和泡利（Wolfgang Pauli, 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，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（Ayao Kuwaki, 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《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"和研究相对论的热潮，但相对于纯物理学研究的缓慢发展，爱因斯坦对日本的影响更多地表现在民间社会意识的觉醒和科学普及浪潮的高涨，甚至是民众源于盲目崇拜的跟风之举。因此有关史书认为"日本的物理学对大正十四、五年（即公元1926－1927年，引者注）量子力学的诞生几乎一点也没起作用，只有引进外国已有的量子力学"。[杉本勋1999，页416]

　　仁科芳雄于1928年底结束了欧洲留学生涯，途经美国回到阔别近八年的日本。把新婚家庭安排妥当后，仁科从哥本哈根的朋友处了解到，海森伯和狄拉克将于1929年春在美国各大学访问讲学，于是他在1929年4月提笔写信给狄拉克，希望他能够在回欧洲之前来日本进行四到五场演讲，并且与日本物理学界进行一些近距离的接触。仁科还对狄拉克提到，"你肯定不会对日本的物理学感兴趣，因为日本物理学还很弱，但在某些方面我们国家是独一无二的，希望那些方面会吸引你"[Kim 2007, pp. 57－58]。狄拉克在剑桥完成了博士论文后，曾于1926年9月到1927年2月以及 1928年4月在玻尔研究所研究学习[罗伯森1985，页157；克劳2009，页27－28、32、49]，在此期间，狄拉克与致力于狄拉克方程式研究的仁科芳雄成了关系不错的朋友。在1928年7月给克莱因的一封信的结尾，狄拉克在问候了收信人克莱因和恩师玻尔后，还提及"如果仁科芳雄和你在一起的话，请代我问候他"[克劳2009，页51]。1928年11月，仁科到剑桥拜访狄拉克时，也曾提出邀

请他访问日本。③

　　年轻有为的海森伯1924年刚刚在哥廷根获得大学任教资格，接着便分别以访问学者和研究助手等身份于1924年3月、同年9月到1925年4月、1926年5月到1927年6月来到玻尔研究所工作 [罗伯森1985，页158；王自华、桂起权1999，页94－96；克劳2009，页28]，在浓郁的哥本哈根精神氛围中，他和同时身处玻尔研究所的仁科也交上了朋友。早在1928年初，海森伯就曾向狄拉克提起去日本一事。1928年2月13日海森伯在写给狄拉克的信中说："我很有可能1929年4月到9月期间去芝加哥......或许我们可以经由日本到印度或者中国而后返回欧洲。当然，你肯定会这么做的，这正是你最喜欢的。"[金忠玉、王士平2010] 于是，当1929年仁科向狄拉克和海森伯发出访日邀请时，两位正分头在美国各地讲学的年轻科学家决定将日本作为其环球航行中的一站。此时距离狄拉克当年在大学聆听那个引导他把兴趣从电机工程转向物理学的相对论系列讲座不过八九年的时间。

　　海森伯和狄拉克日本之行的费用由日本国内以支持自然科学和人文社会科学民间学术活动为宗旨的启明会（Keimeikai Foundation）以及日本最有影响力的科研机构--日本理化学研究所（RIKEN）提供资金支持。这是仁科芳雄和长冈半太郎共同努力的结果[Kim 2007, p. 58]。与爱因斯坦1922年访日计划由于商业赞助问题而一波三折相比，此次资金的保证使两位世界物理学大师的访日安排很快就可以落到实处。

　　海森伯和狄拉克首次美国之行的最后一站都是旧金山，他们在旧金山分别完成自己的讲学之后，于1929年8月16日一起乘坐日本汽船"春洋丸"离开了美国本土。4天后轮船在夏威夷短暂停留，海森伯和狄拉克打算去访问坐落在檀香山的夏威夷大学，这所大学的物理系系主任听了他们的自我介绍后告诉这两位年轻人，如果他们愿意来夏威夷大学听物理学讲座的话，将会受到欢迎[克劳2009，页55]。由此可见，当时世界上像日本这样急需量子力学洗礼的地方还有很多。8月30日，海森伯和狄拉克乘船抵达日本横滨。早已做足宣传报道的日本媒体恭候岸上，等船一靠岸，就有记者跳上船打算采访两位大名鼎鼎的科学家，但日本媒体并不熟悉二人模样，而内向的狄拉克则希望避开采访，记者因此闹出了有趣的笑话。面对即将到来的日本物理学界的盛事，理化学研究所提前通知日本的许多大学，希望能以此激发日本各地年轻科学家对新兴的量子力学的兴趣。一些大学生还事先组织起自发性的研究小组，以提前了解熟悉量子力学相关理论，为聆听世界一流大师的演讲做好准备。[Kotani 1991, p. 20]

　　9月2日，这两位分别将在

三年和四年后获得诺贝尔物理学奖的年轻物理学家开始了他们在日本的量子力学布道之旅。从9月2日到7日的六天时间里，海森伯和狄拉克在位于东京的理化学研究所和东京帝国大学分别进行了六场演讲，每人每天各一场，演讲主题都是当时世界上最前沿的量子力学研究成果，包括他们各自的成名作"测不准原理"和"电子相对论"。具体的演讲安排可参看表1。

表1. 海森伯和狄拉克的演讲列表（1929年9月2－7日）④

时间

地点

海森伯的主题

狄拉克的主题

9月2日

理化学研究所

测不准关系和量子理论的物理学原理

叠加原理和二维谐振子

9月3日

东京帝国大学

铁磁性理论

量子力学的统计学基础

9月4日

同上

续上

多电子系统的量子力学

9月5日

同上

传导理论（基于莱比锡的F.布洛赫的研究成果）

续上

9月6日

同上

量子理论的减速电势（与泡利的合作研究成果）

电子相对论

9月7日

同上

续上

续上

　　在海森伯和狄拉克密集的六天演讲中，仁科芳雄全程陪同左右。他们演讲时，仁科就站在他们身边，把欧洲物理大师的专业演讲一段段地现场翻译成日语，在一些难以理解的地方，仁科在翻译的同时还向听众加上自己的解释。这是一个相当艰巨的任务，不但要求熟练的语言翻译能力，还需要对深奥晦涩的演讲内容有深刻的理解。幸运的是，这些对于在欧洲量子力学发展中心浸淫多年并取得世界级研究成果的仁科芳雄来说并非难事，曾为仁科同事的两位演讲人也充分信任他，他们共同为日本听众奉献了一场又一场世界顶级学术水平的精彩演讲。这次仁科的亮相也同样震撼了日本物理学界，大家可以清楚地看到，仁科对新兴量子力学的理解确实远在日本本土科学家之上。

　　在东京最后一天的演讲现场，日本物理学权威人物长冈半太郎作了动情的发言。他希望大家记住，海森伯和狄拉克在他们二十几岁的时候已出色地建立起一个全新的理论体系，而日本科学家却还在亦步亦趋地拾人牙慧，日本学生依然只知道记笔记和模仿，这一切都糟糕透顶。"你们这些年轻人应该努力赶上海森伯和狄拉克！"[Kim 2007, p. 59]长冈的肺腑之冀，正是仁科竭力促成此次海森伯和狄拉克访日的初衷，更是后来他倾尽一生之力为日本科学奋斗的动力源泉。

　　

　　图2. 海森伯和狄拉克在RIKEN演讲时与日本科学家合影（从左至右：仁科芳雄、片山正夫、大河内正敏、海森伯、长冈半太郎、狄拉克、本多光太郎、杉浦义胜）

　　

　　希望之光正闪现在那些从四面八方赶来听讲的日本年轻科学家身上。由于演讲会在东京举行，因此来自东京地区的听众最多，但从其他地区赶来的科

学家也不在少数，刚刚从京都帝国大学物理学专业毕业赶到现场的朝永振一郎（Tomonaga Shinichiro, 1906－1979）就是其中之一。这位从京都乡下赶来、害羞地把自己藏在演讲厅最后一排、不敢上前与那些星光熠熠的科学大师交谈的大学毕业生在惊叹"他们是那么的年轻，真让人吃惊"的同时，也惊讶地发现自己基本上能听懂大师的演讲内容，而且认为这场演讲"是当时最前沿的理论，具有很高的学术水平，并且他们话语清晰、表达精炼"[唐永亮2004]，令人印象深刻。正是这个怯生生的年轻人，在36年后成为紧随汤川秀树（Yukawa Hideki, 1907－1981）之后日本第二个获得诺贝尔物理学奖的科学家，再次实现了日本科学前辈的毕生夙愿。

　　海森伯和狄拉克在东京完成演讲之后，继续前往日光、京都和奈良进行短途旅行，并在京都帝国大学作了演讲。旅途中，日本浓郁的东方文化色彩深深震撼了以前从未来过亚洲的欧洲物理学家的心灵，东西方文化差异的碰撞更是让他们印象深刻。海森伯将日本之行的感受兴奋地写进了给父母的信中。[Hirsch-Heisenberg 2003, pp. 162－164]

　　访日结束后，两位天才大师分别取道完全不同的地区回到了欧洲：海森伯通过苏伊士运河回到德国，途经上海、香港、新加坡和印度；狄拉克则坐船到苏联的符拉迪沃斯托克（海参崴），然后坐火车横跨红色苏联，再坐飞机到达柏林，最后回到剑桥。海森伯在上海停留期间曾参观了我国中央研究院物理研究所，后被聘为该所名誉研究员，他因此被认为是继爱因斯坦之后"第二位在中国登陆的伟大的科学家"以及中国近代物理学史上被聘为名誉教授（研究员）的西方第一人 [金忠玉、王士平2010]。海森伯在印度停留期间还进行了学术访问。

　　两位大师离开日本以后，仁科芳雄写信向玻尔汇报了二人访日的盛况，并表达了对他们在日本停留时间过短的遗憾之情。与此同时，仁科开始着手编译海森伯和狄拉克在日本演讲的文献资料，以解决有关量子力学的日文文献匮乏的研究困境。仁科在前言里告诉读者，两位大师在理化学研究所的演讲内容偏通俗，而在大学里的演讲则更专深[Brown and Rechenberg 1987, pp. 139－140]。仁科的编译工作相当认真细致，若有材料需要更改调整，他会力求不偏离原意，同时还在一些脚注里添加了相关研究领域的最新论文信息，以传达更多更新的专业信息给读者。例如，为了拓展海森伯第一个演讲"测不准关系和量子理论的物理学原理"的内容，他向读者推荐海森伯在1930年最新出版的论著《量子论诸问题》。1932年，仁科的译稿根据他事先对各大高校需求量的估计印数出版，最

后各地高校总共获得150多份。[Kim 2007, p. 60]

　　在编译海森伯和狄拉克的演讲稿期间，仁科又筹措了3000日元邀请曾于1920年3月到1926年9月在玻尔研究所工作[罗伯森1985，页158 ]、刚结束美国讲学准备回欧洲的放射性研究专家赫维西（George de Hevesy, 1885－1966）来日访问。1931年3月19日至4月8日，赫维西在日本期间进行了八场演讲，具体的演讲信息参见表2。

表2. 赫维西的演讲列表（1931年3月23日－4月2日）⑤

时间

地点

主题

3月23日

理化学研究所

铪元素的发现及其性质

3月24日

同上

结晶体内物质的输运

3月25日

同上

化学、物理和生物中的放射性指示剂

3月26日

东京帝国大学

X射线的量化分析

3月27日

同上

同位素分离与钾元素的放射性

3月28日

同上

元素的丰度

4月1日

京都帝国大学

X射线的量化分析

4月2日

同上

地球的年龄

　　赫维西的演讲给了仁科芳雄重要启发，几个月后他得以在理化学研究所组建仁科实验室，与X射线相关的研究成为其实验室的重要研究领域之一。赫维西因为在化学研究中运用同位素放射性示踪方法而获得1943年诺贝尔化学奖。

二 玻尔访日

　　

　　仁科芳雄和玻尔的缘分可以追溯到仁科留学早期的剑桥岁月。英国剑桥大学卡文迪许实验室是仁科留学欧洲的第一站。一年后，缺乏科研经验的仁科因为无法适应卡文迪许强调个性和独立性的实验室文化而不得不离开--1922年春天在剑桥第一次遇见来访的玻尔成了仁科此时最大的收获。仁科辗转至德国哥廷根大学后，依然遭遇了不少困难。1923年3月，仁科在决定打道回府之前尝试给有过一面之缘的玻尔写了一封信，表达在玻尔的指导下学习物理学新理论的愿望，结果很快被惜才的玻尔招致麾下，从此开启了仁科留学生涯中长达五年的愉快和光辉的岁月。仁科不但如愿以偿地师从玻尔并沐浴在哥本哈根精神和量子力学的蓬勃生机中，还得到玻尔无微不至的关心。由于仁科在欧洲留学时间过长，后来无法再获得来自日本理化学研究所的资助，只能靠亲戚接济生活，为此玻尔专门为他向丹麦政府申请了一份为期三年的奖学金 [Kubo 1991, p. 4]。可以说，玻尔既是仁科的恩师，也是挚友。

　　1929年，已学成回国的仁科在写信给玻尔时开始征询他对造访日本的看法。作为一个世界级科研机构的领导者，玻尔无法从繁忙的日常工作中抽身而出，于是他提议将时间改为1930年，最好是在1931年。但直到1931年，忙碌的玻尔依然离不开哥本哈根。1933年，玻尔接受了美国各大学和科研机构纷至沓来的访问邀请。得知这个消息，仁科于4月再次去信征询"玻尔教授可否把他拟议中的出访路线延长以包括对日

本的访问"[派斯2006，页603]。玻尔在1934年1月写给仁科的信中说，1935年春天访日也许会成行，他打算与夫人玛格丽特和大儿子克里斯蒂安一起前往。得到这个好消息，仁科在3月回信时兴奋地向玻尔提出具体的行程和资金安排计划。不幸的是，玻尔全家在7月遭受了巨大的打击--克里斯蒂安溺水身亡，悲痛的玻尔无奈再次取消访日计划。1937年1月，这位1922年的诺贝尔物理学奖得主终于开始了环球讲学之旅。如同海森伯和狄拉克把日本作为他们第一次环球航行的其中一站，玻尔也把日本加到他和家人首次亚洲之旅的行程中。这次历时半年的旅行玻尔是与夫人和次子汉斯一起度过的。从1928年初仁科芳雄冒出邀请玻尔作客日本的想法起，直至1937年春玻尔一家成功访日，其间经历了近十年的波折。而在玻尔访问日本之后不久，日本就陷入了第二次世界大战的泥潭，并且由于法西斯主义和黩武政策遭到整个国际社会的孤立，不得不说，玻尔成功访日是仁科在历时近十年锲而不舍的努力下为日本科学界抓住的最后的美妙时光。

　　1937年4月1日，玻尔一家结束了在美国各地的访问之后，登上日本豪华海轮"浅间丸"前往日本。船上搭载了一名更容易吸引媒体注意力的世界名人--美国盲聋女作家海伦·凯勒（Helen Keller, 1880－1968），故而媒体对玻尔的报道力度大打折扣，不过这丝毫没有削弱被誉为"量子力学之父"的玻尔对日本学术界的影响力。15日，玻尔一家三口抵达日本--在日本樱花盛开的季节访日，他的儿子奥格（Aage Bohr, 1922－2009）后来回忆说，这是一个体贴的安排[A. Bohr 1991, p. 23]。日本的学术刊物开始全程跟进玻尔一家在日本的行踪，并且大力报道玻尔成就斐然的科学活动和巨大的世界影响力。而仁科在玻尔来到日本之前，就已开始写文章向日本普通民众介绍玻尔和他即将在日本举行的演讲，并且告诉采访他的记者，玻尔的"互补性原理将如同相对论一样在哲学上产生巨大影响"[Ito 2002, pp. 411－413]。曾经提供资金支持海森伯和狄拉克日本之行的启明会，再次赞助了世界物理学大师的访日旅程。

　　玻尔在访问日本的一个多月时间里，分别在东京、仙台、京都和大阪等地的高校做了演讲，内容涵盖了他最熟悉并且曾作出巨大贡献的量子力学、原子物理学和物理学哲学。演讲的具体安排参见表3，其中玻尔在东京帝国大学的系列讲座还选择了"原子理论的原理"作为大主题。

表3. 玻尔的演讲列表（1937年4月19日－5月12日）⑥

时间

地点

主题

4月19日

东京帝国大学

一般性演讲：电子论发展的历史回顾

4月20日

同上

一般性演讲：与原子核有关的问题

4月21日

同上

专业性演讲：量子力学的基础

4月22日

同上

专业性演讲：量子力学的数学表达

4月24日

同上

专业性演讲：与散射有关的问题

4月27日

同上

专业性演讲：与原子核有关的问题

4月28日

同上

一般性演讲：量子力学及其与哲学的关系；其在生物学和心理学上的应用

5月3日

东北帝国大学

原子核的构造

5月10日

京都帝国大学

关于原子核

5月12日

大阪帝国大学

原子理论中的因果律

　　玻尔在日本的演讲同样由仁科芳雄全程作陪。在玻尔演讲的时候，仁科就站在身材高大的导师身边，一边尽量用通俗易懂的语言进行翻译，一边向现场听众解释其中的难点。在演讲过程中，玻尔偶尔会在黑板上写下一个简短的公式。仁科如果发现问题，就会暂时停止翻译，直接和玻尔讨论黑板上的公式--就像当年在哥本哈根时那样，几分钟的讨论结束后，仁科才还原角色继续翻译[Kondo 1991, pp. 13－14]。在此期间，玻尔的演讲系列分别在日本国内的数家科学期刊和报纸上发表，仁科翻译了其中一部分。[Ito 2002, p. 412]

　　

　　图3. 玻尔（右）在日本演讲中，仁科芳雄（左）从旁协助

　　

　　在以前同在哥本哈根留学的日本同行的帮助下，仁科努力安排玻尔与日本科学界进行广泛的接触和交流。极富哲学修养并喜欢进行哲学思考的玻尔在日本更倾向于谈论哲学问题。年轻的理论物理学家汤川秀树在玻尔演讲之后曾向他介绍自己的新发现--介子理论，但玻尔只是淡淡地回应了他，这个发现在12年后为日本赢得了第一个诺贝尔奖[冈本拓司2006]。玻尔的到来掀起了日本学界对物理学哲学的巨大热情，尤其是他的演讲成功地吸引了日本知识分子对其互补性原理的高度关注和欣赏，他们对量子力学背后隐含的哲学问题的兴趣被极大地激发了出来。[Ito 2002, pp. 412－413]

　　除了进行一系列学术演讲，玻尔一家游览了镰仓、富士山、奈良和日本的其他一些旅游胜地。玻尔还受到日本天皇的召见 [派斯2006，页608]。在旅途中，与西方文化迥然有异的日本文化的独特性和多样性深深吸引了玻尔，回国后玻尔一家对日本之行的生动描述也吸引了其他没有亲临现场的玻尔家的孩子们，玻尔甚至还为此行留下了影片记录，这让没有随行的奥格在几十年后记忆犹新。继承了父亲衣钵并于1975年获得诺贝尔物理学奖的奥格认为日本之行对他父亲产生了重大影响[A. Bohr 1991, p. 24]：

　　从后来双方的反馈来看，这次（玻尔与日本的）相会对双方都产生了深刻的影响。对我父亲来说，他与东方文化的第一次接触是一个巨大的鼓舞，后来则成为他对人类处境的思考的重要组成部分。在以后的岁月里，每当

要在对话或讨论中阐述自己的观点时，他常常会提到来自东方的幽默与智慧，还会用那些与日本有关的故事来加强自己的观点。他感到在他的思维方式和东方的人生哲学的元素之间有着某种相似性。因此，他最喜欢引用来自'古代东方的思想者'的名言，那些智者之语常常提醒我们'在追寻和谐的人类生活时，绝不应忘记在这场生存大戏中我们自己既是演员，又是观众'。在那些年里，父亲常常聚精会神地思考这样的问题：那些在不同的文化中表现出来的人类特征是否是与生俱来的？他认为人类文化可以类比于能在截然不同的环境中生长的花朵。他把他思考的那些问题带到日本，引起了日本学界活跃的讨论。尽管在文化传统上东西方有着巨大的差异，但父亲通过与日本朋友的个人接触，找到了能证实自己那些观点的证据。

　　在美国和日本讲学时，玻尔数次收到来自中国几个著名大学和研究机构的访华邀请，玻尔最后决定应邀赴华。5月19日，玻尔一家从长崎搭乘"上海丸"前往中国，次日抵沪。玻尔分别在上海、杭州、南京和北平等地的著名大学和中央研究院进行了七场演讲，并与家人参观游览了各地的科研机构和名胜古迹，还与科学同行进行了多次很有价值的交流。离开中国后，玻尔经西伯利亚铁路到达莫斯科，也发表了演讲。6月25日，玻尔一家三口回到哥本哈根，历时半年的环球旅行终于顺利结束[派斯2006，页607－608；王洪鹏、王士平2006]。跟随出访的儿子汉斯后来在回忆起他们在东方的经历时说[戈革1985，页430－431]：

我对这次旅行谈了这么多，因为我父亲以他所特有的广阔胸怀和深刻兴趣适应了陌生的条件，而且后来常常提到他所得到的印象。在和科学家们进行的不拘形式的讨论和谈论中，他也有机会阐述他的关于不同人类文化之间的关系的看法，而且他也很高兴地发现他自己的观点在这些国家中也能得到深刻的理解和共鸣，这些国家的文化有那么深的根源，尽管它们的背景和西方的背景是那样的不同。

　　玻尔的东方之行对他的哲学思考产生了不可估量的影响，他将自己的伟大发现"互补性原理"的根源追溯到东方，发现了两者之间的同源相似性。后来当他亲自设计玻尔家族的族徽时，他还将能形象地反映其互补性原理的东方太极阴阳图作为其族徽的中心图案[王洪鹏、王士平2006]。玻尔再次以行动实践了他的科学国际化精神。

三 日本和仁科芳雄的收获

　　从远离量子力学的现代物理学处女地到成为培育出世界一流的理论物理学家的土壤，日本只用了短短几年的时间，而这段时间恰好发生在海森伯、狄拉克访日与玻

尔访日之间。在海森伯和狄拉克访问日本的时候，汤川秀树和朝永振一郎一样，只是一个刚从京都帝国大学物理系毕业的大学生。虽然受到过专业的物理学训练，并且在大学期间无师自通地接触了一些欧洲量子力学的最新成果，但这位年仅22岁的大学毕业生在聆听了两位大师的讲座后，还是生发出一丝焦虑和不安："大多数对量子力学作过贡献的物理学家都是20多岁，有一些仅比我长五六岁。四个杰出的科学家：海森伯、狄拉克、泡利和费米都是在1900至1902年出生的，而他们都是在23或24岁时就已取得了很大成就。1929年秋，海森伯和狄拉克访问了日本，参加他们的演讲，对我是一个极大的刺激。"[姚立澄2001] 海森伯和狄拉克带来的欧洲物理学的现代气息强烈地刺激了汤川秀树等一批日本年轻科学家，汤川是其中走得最快最远的佼佼者。1935年，汤川利用量子力学理论研究原子核内部问题，发现了核力场中新的未知粒子，进而提出介子理论。这个在提出后两年间一直未获学界重视的原创性新理论，终于在1949年帮助日本赢得了有史以来第一个诺贝尔奖，为日本发展现代物理学增添了强大的自信心。

　　从一定程度上看，玻尔访日对日本物理学界所产生的影响之所以没有海森伯和狄拉克访日时所产生的影响那么大，不仅是因为玻尔的演讲侧重于谈论更能吸引哲学家的量子力学的哲学问题，而且是因为日本的现代物理学研究在海森伯和狄拉克离开日本之后的20世纪30年代开始起飞，经过近十年的潜心研究和发展，那些在1929年大师演讲时大家听起来既感到新鲜又似懂非懂的理论问题，日本物理学家们再次聆听大师讲座时已能轻松理解，甚至如汤川秀树等后起之秀还可以拿出自己的新理论与世界一流物理学家进行平等的交流。可以说，20世纪30年代前后的两次世界物理学大师的日本之行，既帮助日本引进了量子力学，也见证了日本现代物理学的发展。

　　仁科芳雄在长期不懈的努力下，终于帮助日本学界获得两次与世界物理学大师亲密接触的宝贵机会。在日本学界面对来自欧洲的世界一流大师的同时，仁科也得到了自己同胞的一再肯定。如果说海森伯和狄拉克访日使其国人惊讶地发现了已远远走在自己前面的杰出同胞，那么玻尔的成功访日以及仁科芳雄在其中的出色表现则再次巩固了仁科在日本科学界的崇高地位。

　　在回国不久忙于安排欧洲同行访问日本的时候，仁科芳雄还因为非物理学专业出身而被守旧严密的日本学术传统排挤于大学系统之外，迟迟找不到合适的教职--即使有近八年的欧洲留学经历和玻尔的强烈推荐也不例外。在海森伯和狄

拉克的量子力学旋风成功刮过之后，仁科的"日本物理教父"地位逐渐获得了日本学界的承认。从1930年开始，陆续有不同的大学邀请他去开设量子力学讲座，尤其是在京都帝国大学的讲座上，仁科认识了两位富有潜质的年轻物理学家汤川秀树和朝永振一郎，日后在仁科长期的热情指导和鼓励下，两个年轻人一步步地走向了诺贝尔奖的领奖台。这些持续时间比大师访日时间长得多的量子力学讲座，有力地帮助日本科学家学习和消化最新的量子力学研究成果。除了汤川和朝永，坂田昌一（Sakata Shoichi, 1911－1970）等日本科学界未来的领军人物也深受仁科的科学启蒙影响。[Kim2007, pp. 63－64]

　　1931年7月，仁科芳雄终于成功地在理化学研究所--一个曾经培养他的、有别于沉闷守旧的大学系统的年轻研究所--建立了属于自己的研究室。创建于1917年的理化学研究所独立于政府和大学系统之外，主要由自己的公司系统和工业界提供资金支持，同时鼓励主动性的交流和研究。有充足的资金保证，又有活跃的科研氛围，在被誉为"研究者天堂"的理化学研究所，仁科芳雄领导的仁科研究室发展势如破竹，吸引了全国最优秀的青年科研人才汇聚于此，研究室规模最大时曾经超过100人[Kubo 1991, p. 6]。令世界物理学发展获益匪浅的哥本哈根精神被仁科成功地复制到自己的研究室中，"仁科博士将玻尔研究所那种现代的，而且是创造性的、具有探求精神的研究精神带回了日本。这种氛围和传统是旧的帝国大学所没有的。这种精神被接受过仁科博士教诲的人们传遍了日本"。[乌云其其格、袁江洋2009]

　　仁科芳雄通过欧洲留学经历增强了科学报国的实力，同时通过自己的欧洲关系帮助日本获得了直面世界一流物理学大师的宝贵机会，这些机会反过来成就了仁科的科学梦想--帮助他打开了日本科学的大门，奠定了仁科"日本现代物理学之父"的地位。这段历史，无论是对于日本核心科学家仁科芳雄的人生，还是对于日本物理学的发展，都具有至关重要的意义，值得我们仔细重温和认真解读。

　　

　　致谢 本文的写作得到了导师方在庆研究员的悉心指导和帮助，特致谢忱！

参考文献

安孙子诚也 2005. 爱因斯坦的京都讲演和相对论在日本的反响. 程远远编译.《科学对社会的影响》. (4): 42－45.

Bohr, A. 1991.To the Conference Commemorating the Centenary of Yoshio Nishina. In: Suzuki, M.; Kubo, R. (ed.). Evolutionary Trends in the Physical Sciences: Proceedings of the Yoshio Nishina Centennial Symposium, Tokyo, Japan, December 5－7, 1990. Berlin, New York: Springer-Verlag. 23－24.

Brown, L. M. and Rechenberg, H. 1987. Paul Dirac and Werner Heisenberg－A Partne

rship in Science. In: Kursunoglu, Behram N.; Wigner, Eugene P. (ed.). Reminiscences about a Great Physicist: Paul Adrien Maurice Dirac. Cambridge, New York: Cambridge University Press. 139－140.

冈本拓司 2006. 科学与竞争: 以日本物理学为例, 1886－1949. 杜扬译, 孙小淳校. 《科学文化评论》. (2): 38－52.

戈革 1985. 《尼耳斯·玻尔: 他的生平、学术和思想》. 上海: 上海人民出版社.

Hirsch-Heisenberg, A. M. (Hrsg.) 2003. Werner Heisenberg Liebe Eltern! Briefe aus kritischer Zeit 1918 bis 1945. München: Langen/Müller.

Ito, K. 2002. Making Sense of Ry?shiron (Quantum Theory): Introduction of Quantum Mechanics into Introduction of Quantum Mechanics into Japan, 1920－1940. Harvard University.

金忠玉、王士平 2010. 海森伯与中国物理学界. 《物理》. (2): 136－141.

克劳 2009. 《狄拉克: 科学和人生》. 长沙: 湖南科学技术出版社.

Kim, D. 2007. Yoshio Nishina: Father of Modern Physics in Japan. New York, London: Taylor & Francis.

Kondo, J. 1991. Yoshio Nishina, A Founder of Modern Science in Japan. In: Suzuki, M.; Kubo, R. (ed.). Evolutionary Trends in the Physical Sciences: Proceedings of the Yoshio Nishina Centennial Symposium, Tokyo, Japan, December 5－7, 1990. Berlin, New York: Springer-Verlag. 13－17.

Kotani, M. 1991. In Memory of Dr. Yoshio Nishina. In: Suzuki, M.; Kubo, R. (ed.). Evolutionary Trends in the Physical Sciences: Proceedings of the Yoshio Nishina Centennial Symposium, Tokyo, Japan, December 5－7, 1990. Berlin, New York: Springer-Verlag. 19－21.

Kragh, H. 1990. Dirac: a scientific biography. Cambridge, New York: Cambridge University Press.

Kubo, R. 1991. Yoshio Nishina, the Pioneer of Modern Physics in Japan. In: Suzuki, M.; Kubo, R. (ed.). Evolutionary Trends in the Physical Sciences: Proceedings of the Yoshio Nishina Centennial Symposium, Tokyo, Japan, December 5－7, 1990. Berlin, New York: Springer-Verlag. 3-11.

梁波 2005. 爱因斯坦的日本之行: 读金子务的《爱因斯坦冲击》. 《自然科学史研究》. (3): 284－289.

罗伯森 1985. 《玻尔研究所的早年岁月(1921－1930)》. 杨福泉等译. 北京: 科学出版社.

派斯 2006. 《尼耳斯·玻尔传》. 北京: 商务印书馆.

日本物理学会编1978. 《日本の物理学史》. 東京: 東海大学.

杉本勋编 1999. 《日本科学史》. 郑彭年译. 北京: 商务印书馆.

唐永亮 2004. 仁科芳雄及仁科研究室传统. 《自然辩证法研究》. (12): 85－89.

王洪鹏、王士平2006. 尼耳斯·玻尔1937年的中国之行.《物理》. (7): 606－610.

王自华、桂起权1999. 《海森伯传》. 长春: 长春出版社.

乌云其其格、袁江洋2009. 谱系与传统: 从日本诺贝尔奖获奖谱系看一流科学传统的构建. 《自然辩证法研究》. (7): 57－63.

姚立澄2001. 介子理论的提出--记日本物理学家汤川秀树.《物理》. (7): 441－446.

中根良平，仁科雄一郎，仁

科浩二郎，矢崎裕二，江沢洋編 2007. 仁科芳雄関連年譜.《大サイクロトロン?ニ号研究?戦後の再出発: 1940－1951》. 東京: みすず書房. 86－118.

?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: [email protected]。

① 仁科芳雄1918年毕业于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。

② 玻尔研究所（the Niels Bohr Institute, 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"（the Institute for Theoretical Physics）。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"。

③ Dirac: a scientific biography一书的中文版将"November 1928"误译为"1928年12月"。根据仁科芳雄年谱，1928年11月12日至12月5日，仁科正在回国途中在美国各地访问，12月5日，仁科从美国坐船回国，12月21日回到日本。因此，1928年12月仁科不可能在剑桥拜访狄拉克。参见：Kragh 1990, p.74；克劳2009，页55；中根良平，仁科雄一郎，仁科浩二郎，矢崎裕二，江沢洋2007，页92。

④ 参见：日本物理学会1978，页305；Kim 2007, p.59。

⑤ 参见：Kim 2007, p. 60-61；中根良平，仁科雄一郎，仁科浩二郎，矢崎裕二，江沢洋2007，页93。

⑥ 参见：日本物理学会1978，页306；Kim 2007, p. 63。

??

??

??

??

1