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两大课题

  在从京都大学毕业之前,秀树的心又有了一段时间的动摇。

  今后研究物理学,还成得了气候吗?成不了气候,研究工作又有什么作用?心情由此而悲观,认为倒不如去当和尚。从中学时代就扎下根,现在仍然潜伏着的厌世思想,又开始抬头。

  即使到了成名之后,厌世的思想仍然活动在他的心灵深处。与其说是厌世,不如说是遁世更恰当一些。与别人打交道,减少到现在的1/10最好,这样能静悄悄地生活下去。如果是谁也不理,那将是寂寞的了,但忍受这冷清也是不错的。这样的空想一直没有实现,也许应当聊以自慰。

  从这一点来看,大学毕业在即的秀树,即使是有了遁世思想,也不是什么奇怪的事情。

  在大阪的东区,有个叫长光寺的寺院。父亲琢治的堂妹住在寺院里。

  她没有孩子,早就想收个养子。秀树弟兄从小时候起,就引起了她的注意。因此,秀树常常回避长光寺。

  “到那里去,会将你收去当和尚的。”弟兄们都这样认为。

  毕业前夕变得厌世的秀树想起了长光寺。如果到那里去,她一定会高兴地收留秀树,让他当和尚。

  有四五天的时间,秀树脑子里装的就是这件事,就像患了麻疹。毕业之后,这些事就忘得干干净净。

  玉城研究室没有留研究生的习惯。毕业以后的秀树等三人以义务劳动的副手的资格,和学生时代一样,继续过着学生的生活。当时的社会经济不景气,大学生的“销路”不好。在这种情况下,秀树同年级的学生,有很多都留在了大学里。以春秋笔法来说,是不景气产生了学者。

  同年级的学生相继把光头蓄起了长发,还有的从学生时代起就梳起了漂亮的分头。秀树没有追赶时髦,仍然是光头。母亲给他置办了一套西装,秀树也不轻易穿,就穿着一身立领学生制服,每天到研究室上班。

  刚好在这时候,物理学教室的一半要搬迁,搬到东大路大街。当时东山大街的电车只开到丸太町。电车从那里往北,就可以实现延伸到今出川的计划。这一来,电车就紧挨着物理学教室跑了。物理老师们认为,电车影响电流计,进行不了精密的实验,因此主张必须把教室搬开,搬到离有电车的大街100米以外的地方。

  以此为理由,才实现了把物理学教室搬迁到北部院内的计划。但是,如果以不能做实验为理由,只搬走实验器具就行了。实际上也有预算的关系,新建的时髦的建筑物,容纳不下物理学所有的研究室。玉城研究室也决定搬一半到新址去。

  在新的大楼里,分给研究量子论的人一人一间工作室。秀树觉得这是好运气。从古色古香的旧址,搬到新建的大楼,令人精神爽朗。秀树每天都以愉快的心情投入研究工作。

  大学毕业后的三年间,从秀树的学者生涯来看,是非常宝贵的准备期。就像游泳选手在做准备活动时,要先钻入水中潜泳一样。

  在秀树的面前,有着两大研究课题。与其叫做课题,不如说是一块没有开垦的处女地。一个课题是把相对论式的量子力学再向前发展;另一个是把量子力学运用到有关原子核的各种问题上去。无论哪一项,对于秀树这位刚毕业的大学生来说,都是过于庞大的课题。也因为秀树刚刚才满20岁。

  不过,从年龄来说,也不是太小。当时对量子力学的创建做出贡献的理论物理学者的大多数,都只有二十几岁,大秀树五六岁的居多。海森堡、狄拉克、泡利、菲尔密这四位有代表性的学者,都是在一九○几年至一九一几年前后出生的,于二十三四岁前后就已经完成了大业。

  这年秋天,海森堡和狄拉克携手访问了日本。听了这两位天才的演讲,秀树得到极大的收获,也受到了极大的刺激。

  秀树以两大问题为研究对象,但应从何处下手,一时间无所措手足了。在当时,原子核的研究,还不是物理学界的主流。有个名叫扎福德的大先觉者高出时代潮流,接二连三地完成了与原子核有关的化时代的研究。但大多数学者对涉足到原子核中,还颇费踌躇。他们满足于研究在原子核外部围着转的电子的动作。

  为什么大多数学者不把原子核当作一个问题呢?原因有多种多样。

  其中之一是原子核的结构完全不可理解。有许多学者想,物质只能让它们归结为两三种“基本粒子”。而在当时,被承认的基本粒子,还只有电子和阳子。另外,还有一个叫光子。

  可是,只有电子和阳子来构成一切物质的话,原子核就只能留下来,成为一个极大的谜。要想理解各种各样的原子核所显示的种种特征,几乎是不可能。想来想去怎么也不行,所以有许多学者没有沾原子核的边。

  有许多学者,只有漠然地想像,在原子核的内部,电子多半是进行着相当不同的活动吧。

  于是,秀树想,在以原子核的内部电子怎么活动为问题之前,把在原子核外边转动的电子与原子核之间的相互作用仔细弄清楚,也许会得到某些线索吧。为此,他把原子光谱的超细微结构的理论,从新量子力学的观点进行再探讨。特别是狄拉克的电子论,已经在原子核的外边取得了异常的成功。秀树决定,把这个理论应用于氢原子的光谱的超细微结构试试看。

  秀树的研究工作,就从这里开始了。

  阳子和电子集拢起来,构成氢原子。使二者结合起来的,不用说,那就是电的引力。此外,虽然微弱,磁气的力也在活动。因为阳子本身也是微小的磁石。在磁气的力的影响下,在氢原子的光谱上,表现出超细微结构来。以狄拉克的电子论为基础,从理论上决定超细微结构的工作,谁也没有做过。秀树想试一试。

  这个工作还不算十分吃力,简单地做一下,得出的结论就有两三个。

  秀树把它整理出来,提交给玉城老师。老师说,这个问题很复杂,等我慢慢地看吧。说着把论文锁进了保险柜。

  此后不久,在专业杂志上,登载了菲尔密的论文,秀树一看到它就气馁了。他选的和秀树的是同一课题,而且比秀树先行了一步。

  想踏进原子核结构的问题,刚一开始就碰了钉子。秀树的第一篇论文,原封不动地躺在保险柜里,落了个不见天日的命运。在这种情况下,秀树的兴趣中心暂时转移到另一个问题上。这还因为,在这段时间里,海森堡和泡利发表了有关量子力学的大论文。这些大论文在某种意义上,就好像是对普兰克所创始的量子论的结算报告。

  量子论的出现,把有关光的本性的极大的谜投向学术界。光就是波,特别是电波的一种这件事,到19世纪末为止,被确认为是没有怀疑余地的事实。但是,根据量子论的学说,光需要具有粒子的性质才行。光是“光子”的集合的这一想法的真实性,也不能否认了。 自那以后,经过二十多年,光的二重性,即粒子与波动的二重性,是学术界极大的谜。自从杜·布罗依的物质波的理论出现以来,这个二重性的问题,也扩大到电子那样的物质粒子。

  物质粒子的二重性之谜,被量子力学大体上解决了。为了最后解决光的二重性问题,需要把电磁场应用于量子力学。海森堡和泡利的量子电子学,在满足这一要求的完整的理论体系这一意义上,可以说是一个结算报告。

  但这个结算报告有一个很大的漏洞。因为在收支决算中,它写进了无限大的这一数字。虽然称之为收支决算,其实它是关系到能量问题。

  在能量不灭的原理成立的物理学的世界里,货币就是能量。单位不是美元,而是尔格。如果决算报告真的合乎情理的话,那么关于能量,就不应该出现无限大的这个数字。

  怎么才能把海森堡和泡利的报告上出现的无限大,从账面上的数字中消除呢?这个新的重大问题,出现在秀树的面前。

  为了解决这个问题,秀树反反复复地阅读他们的论文,每天都在推敲着。他想,无论如何也得想方设法把这个无限大的恶魔制服。然而,这个恶魔不是那么好收拾,它比秀树要强大得多。

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