日本物理學(xué)家小柴昌俊于2020年11月12日去世，享年94歲。小柴昌俊是中微子天文學(xué)的開創(chuàng)者之一，2002年他因“對天體物理學(xué)的開拓性貢獻(xiàn)，特別是宇宙中微子探測方面”獲得諾貝爾物理學(xué)獎。 小柴昌俊于1926年9月19日出生于日本豐橋市，1951年畢業(yè)于東京大學(xué)。隨后，他移居美國，1955年在羅切斯特大學(xué)獲得博士學(xué)位。在芝加哥大學(xué)工作了三年之后搬回東京，此后一直任教于東京大學(xué)。上世紀(jì)80年代，小柴昌俊領(lǐng)導(dǎo)團(tuán)隊利用日本地下1000米的廢棄礦井建設(shè)了大型中微子探測器神岡（Kamiokande）——一個巨大圓柱形盛滿純水的容器，內(nèi)壁裝有光電倍增管以探測中微子與水中原子的相互作用，但探測器最初的主要目標(biāo)是探測質(zhì)子衰變。小柴昌俊在建設(shè)探測器方面做出了重要貢獻(xiàn)。1987年，小柴昌俊團(tuán)隊通過神岡探測器發(fā)現(xiàn)了超新星中微子，證實了超新星爆發(fā)理論，由此開啟了中微子天文學(xué)。90年代神岡探測器升級后被稱為超級神岡，1998年首次發(fā)現(xiàn)了中微子振蕩的證據(jù)，顯示中微子具有質(zhì)量。這項大科學(xué)裝置至今仍在升級，是研究中微子最重要的工具之一。 小柴昌俊本人是一位頗具傳奇色彩的物理學(xué)家。他曾寫過一本自傳《我不是好學(xué)生》講述他“差生”時代的往事，他以倒數(shù)第一的成績從東京大學(xué)畢業(yè)，但他從實驗到完成博士論文僅用1年8個月。觀測到超新星爆炸本是一次及其幸運的事，而這正是他退休前20天，并發(fā)現(xiàn)了宇宙中微子。因此有人認(rèn)為他是最幸運的物理學(xué)家。小柴昌俊留下了寶貴的遺產(chǎn)，他的科學(xué)精神將永遠(yuǎn)激勵每一位學(xué)生。

撰文 | 小柴昌俊

小柴昌俊：我與物理的相遇

舊制中學(xué)的歲月

在讀小學(xué)的時候，我是一個極其普通的孩子，而且當(dāng)時特別貪玩。僅僅因為父親是一名軍人，我在上初中一年級時就確立了考取陸軍幼年學(xué)校、投身軍旅的人生目標(biāo)。然而，天有不測風(fēng)云，在讀中學(xué)一年級那年的 10 月底，我突然患上了小兒麻痹癥。由于無法正常行走，雙手也不聽使喚，我最終只好放棄了陸軍幼年學(xué)校的求學(xué)之路。

我上中學(xué)時的班主任是數(shù)學(xué)老師金子英夫，我特別喜歡他。如今金子老師已經(jīng)離世多年，我卻永遠(yuǎn)不會忘記他，正是他為我開啟了物理學(xué)習(xí)的大門。在我住院近半年后，金子老師送給我一套當(dāng)時剛剛出版的《物理學(xué)的進(jìn)化》（The Evolution of Physics）。該書由愛因斯坦和英費爾德編寫，分為上、下兩冊。

盡管這兩位物理學(xué)家撰寫該書的宗旨是為了讓普羅大眾也能理解深奧的物理學(xué)知識，但由于內(nèi)容不僅囊括狹義相對論，還涉及了廣義相對論，因此非?；逎y懂。作為一名初中一年級的學(xué)生，雖然我當(dāng)時還無法完全理解書中的內(nèi)容，但這套書卻給我留下了非常深刻的印象，讓我不禁感慨，原來世上還有一門這樣的學(xué)問。

總體而言，我在中學(xué)時期比較喜歡學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)。中考時我沒能考上心儀的舊制第一高等學(xué)校 ，又復(fù)習(xí)了一年后才終于在第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束的半年前擠進(jìn)了舊制一高的宿舍。

舊制第一高等學(xué)校的歲月進(jìn)入舊制一高后，我經(jīng)歷了幾年戰(zhàn)后饑荒。當(dāng)時比起去學(xué)校上課，打工賺錢成了我生活的主旋律。為了母親和弟弟們，我和姐姐不得不去打工掙取生活費。

當(dāng)時我的班主任是研究理論物理的金澤秀夫老師（已經(jīng)離世十多年），他對我也是備加照顧。金澤老師教授一門物理課程，還有一位老師教授另外一門物理課程，這位老師同時也負(fù)責(zé)組織力學(xué)的專題研討會等。每當(dāng)力學(xué)的專題研討會輪到我站在黑板前發(fā)言的時候，我總會以“我得了小兒麻痹，胳膊抬不起來”為借口逃課，所以這位老師給了我一個不及格的分?jǐn)?shù)。幸虧金澤老師給我的分?jǐn)?shù)很高，這樣兩門課平均下來我才終于及格。

當(dāng)時我擔(dān)任宿舍副委員長一職，比起學(xué)習(xí)，我把更多的精力投入到了打工賺錢和宿舍自治會的工作之中，這導(dǎo)致我入學(xué)時還不算差的學(xué)習(xí)成績不斷下滑。我記得到了臨近畢業(yè)的時候，在大約 190 名同學(xué)中，我的成績大概正好處于中間的位置。

在我擔(dān)任宿舍副委員長的時期，當(dāng)時的校長是哲學(xué)家天野貞祐老師，他很疼愛我，總是對我很關(guān)心。

在臨近高考前的某一天，我到宿舍的浴室洗澡。由于天氣寒冷，澡堂內(nèi)熱氣騰騰，根本看不清身邊的人。我剛走進(jìn)去就聽到水汽對面的人在說：“對了，小柴到底打算報考哪個專業(yè)??？”我聽出這是宿舍委員長的聲音。那位給我不及格分?jǐn)?shù)的物理教授這樣回答道：“嗯……小柴那么熱衷于宿舍的工作是學(xué)不了物理的。雖然我不清楚他會選擇印度哲學(xué)、德國文學(xué)還是其他專業(yè)，但可以肯定他不會選擇物理?！?/p>

聽到他們的對話，我頓時心生不甘，于是在此后的一個月內(nèi)我開始加倍努力學(xué)習(xí)。當(dāng)時要想報考物理專業(yè)，成績必須保持在年級前 10%。經(jīng)過一番刻苦努力，我終于達(dá)到了標(biāo)準(zhǔn)。

大學(xué)時代

進(jìn)入大學(xué)后，家庭負(fù)擔(dān)過重導(dǎo)致我的大學(xué)生活幾乎全被打工賺錢占據(jù)了，每周我只去上一天半左右的課。

聽起來這貌似是一個正當(dāng)?shù)睦碛?，為我大學(xué)時期糟糕的成績找到了合理的借口。即使到了臨近畢業(yè)的時候，我依然沒有明確的人生規(guī)劃，不知道自己以后要從事哪方面的工作。雖然我自認(rèn)為數(shù)學(xué)是中學(xué)時期比較擅長的科目，但我深知從事數(shù)學(xué)研究需要特殊的天賦和才能，所以姑且選擇了物理理論的研究之路。由于當(dāng)時很難找到工作，所以我向山內(nèi)恭彥老師提出請求，希望他的研究室可以收留我。

那時，成績優(yōu)秀的同學(xué)都享有特殊待遇，有的獲得了獎學(xué)金，有的擔(dān)任助教獲得相應(yīng)的薪酬。對于成績不佳的我而言，這些都是奢望。

有一天，我在走廊里遇到了山內(nèi)老師，他問我：“小柴，你來研究生院讀書的學(xué)費有著落了嗎？”

“還沒呢，我想一邊學(xué)習(xí)一邊打工?！?/p>

那你想要獎學(xué)金嗎？”

“當(dāng)然了老師，如果能的話我當(dāng)然想要?！?/p>

這就是我們當(dāng)時對話的全部內(nèi)容。

等到下一周我們又在走廊相遇的時候，山內(nèi)老師這樣說道：“小柴，你可真是讓我丟面子呀?！?/p>

“怎么了？”我不解地問道。

他回答說：“我不了解你的學(xué)習(xí)成績就開口為你申請獎學(xué)金，大家都笑話我呢?！?/p>

結(jié)果自然不言而喻，我只能繼續(xù)打工賺錢了。當(dāng)時我還認(rèn)識了一位正在從事透鏡相關(guān)理論研究的老師，他給我介紹了打工的工作崗位，并鼓勵我說：“小柴君，要想留在大學(xué)繼續(xù)搞研究，沒有一定財力是不行的，這是自古以來的慣例。你自己賺錢能堅持多久呢？請證明給我們看吧。”

在讀大學(xué)一年級的時候，我無論如何都得想辦法弄到一點錢，所以申請了當(dāng)時的“湯川獎學(xué)金”。這是為了紀(jì)念湯川秀樹先生獲得諾貝爾獎而設(shè)立的，每月獎勵 4000 日元，一年就可以獲得48 000 日元。要想獲得這項獎學(xué)金就必須通過論文審查，于是我撰寫了一篇題為《μ 粒子的核相互作用》的論文，并拜托一位學(xué)長幫我嚴(yán)格把關(guān)。然而，這篇花費了我一周的時間、經(jīng)過各種計算寫成的論文，在拿給學(xué)長過目時，他隨便一瞥就能指出錯誤，并多次退回了我的論文。雖然我最終拿到了這筆獎學(xué)金，但在當(dāng)時我并沒有感覺到自己適合從事物理方面的研究工作。

研究生時代

我稀里糊涂地上完了大學(xué)，總算進(jìn)入了研究生院，但在物理研究方面卻沒打下什么基礎(chǔ)。當(dāng)時，南部陽一郎（日本著名物理學(xué)家，2008年獲得諾貝爾物理學(xué)獎）老師在大阪市立大學(xué)設(shè)立了新的理論物理研究室，于是我慕名前往南部老師門下“修煉武藝”，在那里參加了長達(dá) 3 個月的研討會。這期間我一直住在研究室里，鋪著被褥的長桌便是我的床。在 1997 年我被授予文化勛章的時候，南部老師不知怎么想起了我當(dāng)年執(zhí)著的樣子，于是贈予我一幅畫。我把這幅畫放在了本章首頁，畫里一只黑猩猩說道：“我也曾經(jīng)夢想成為一名物理學(xué)家。”

我剛進(jìn)入研究生院，藤本陽一（早稻田大學(xué)名譽教授）學(xué)長就向我發(fā)出了邀請，問我是否愿意與他一起從事關(guān)于核乳膠的實驗。在此前不久，英國物理學(xué)家鮑威爾研發(fā)出了靈敏度極高的照相乳膠，當(dāng)時搭載這種照相乳膠的探測器被譽為最先進(jìn)的基本粒子探測器，它可以記錄電子的徑跡。我痛快地答應(yīng)了藤本學(xué)長的邀請，開啟了我讀研階段的第一項實驗。山內(nèi)老師為了鼓勵我們投身實驗，專門下?lián)芰?50 000 日元的研究經(jīng)費。這筆錢在當(dāng)時已經(jīng)算是巨款了，時至今日我仍對山內(nèi)老師的慷慨感激不盡。

我和藤本學(xué)長兩個人勉勉強強地啟動了利用核乳膠研究宇宙線的實驗。不過，我們很快就意識到了去該項技術(shù)的發(fā)源地進(jìn)行深造的必要性。于是，藤本學(xué)長遠(yuǎn)赴英國，前往鮑威爾教授所在的布里斯托爾大學(xué)深造，當(dāng)時該校被譽為研究核乳膠的圣地。我也有所行動，打算去美國的羅切斯特大學(xué)留學(xué)。該大學(xué)位于紐約州北部、安大略湖附近，它在當(dāng)時的美國絕對算不上是物理專業(yè)一流的高校。

不過，羅切斯特大學(xué)的物理系主任馬爾沙克是一名非常有作為的理論物理學(xué)家。為了召集優(yōu)秀的學(xué)生，他向印度等多個國家發(fā)出了招募留學(xué)生的邀請，也請湯川老師向其推薦優(yōu)秀的日本學(xué)生，并表示愿意為留學(xué)生提供生活費和交通補助，日方只要選拔出前往美國留學(xué)的學(xué)生就行了。

與朝永振一郎先生的相識

當(dāng)時我早已熟識了朝永振一郎（日本著名物理學(xué)家，1965 年與施溫格、費曼共同獲得諾貝爾物理學(xué)獎）先生。我可不是因為物理才接觸到他的。我在舊制一高擔(dān)任宿舍副委員長的時候，天野貞祐校長對我格外照顧，而他當(dāng)年正是為了追隨朝永振一郎先生的父親朝永三十郎先生，才選擇了京都大學(xué)的哲學(xué)系。另外，朝永三十郎先生是天野先生的媒人，而天野先生又做了朝永振一郎先生的媒人。后來，朝永振一郎先生也為我做媒，而我又成為其長女的媒人。經(jīng)過如此一番相互的牽線搭橋之后，我們的關(guān)系就變得非常密切了。

在我剛邁入物理領(lǐng)域的大門時，天野先生曾問過我：“小柴，你學(xué)的是什么專業(yè)啊？”

我回答說：“我主修物理?！庇谑翘煲跋壬鷮ξ艺f：“我有個熟人，雖然不知道他的專業(yè)水平如何，但這個人正在從事物理研究工作，我介紹你們認(rèn)識一下吧！”說完就馬上為我寫了一封介紹信。于是進(jìn)入大學(xué)后不久，我就帶著那封介紹信去拜訪朝永先生了，當(dāng)時朝永先生住在位于大久保的光學(xué)研究所內(nèi)的地下防空洞里。

因此在申請前往羅切斯特大學(xué)留學(xué)的時候，我曾請朝永先生為我寫一封推薦信。他在聽取了我的想法后直接對我說：“你把想讓我寫的內(nèi)容用英文寫好后帶過來吧?！庇捎谕扑]信必須附上大學(xué)時期的成績單，這才讓我第一次有機會在理學(xué)院的辦公室里看到自己過去的成績。對于我來說，把表示成績等級的“優(yōu)”（優(yōu)秀）、“良”（良好）和“可”（合格）轉(zhuǎn)換成英語是一件非常棘手的事，因為我的成績無論怎么看都不是那么好。我實在沒有辦法，只能硬著頭皮將推薦信翻譯成還算看得過去的英文，希望能讓看到這封推薦信的人感覺到，雖然這個男生的成績不怎么好，但也不至于那么愚蠢。

于是，我?guī)е鴮懞玫挠⑽耐扑]信去找朝永先生，他看過之后笑著對我說：“好，我給你簽字?！本瓦@樣，1953 年前往羅切斯特留學(xué)的名額就落在了我的頭上。

如果我說自己的大學(xué)畢業(yè)成績排倒數(shù)第一，一定沒人相信成績?nèi)绱嗽愀獾奈疫€能當(dāng)大學(xué)教授吧？那我就在此給大家展示一下我的成績單（圖 1-1），真是有些難為情呢。

我想以自己為例來鼓勵年輕人，只要認(rèn)真地做某一件事，即使在校成績不佳，最終也能取得一定程度的成功。我們在上大學(xué)期間學(xué)習(xí)的知識大部分都需要理解和認(rèn)知，可以說這是一種被動接受知識的學(xué)習(xí)。大學(xué)畢業(yè)后，當(dāng)我們進(jìn)入研究生院或者步入現(xiàn)實社會時，自己提出問題并獨自尋求解決辦法的主動學(xué)習(xí)則成為主流，這也是人類的一種區(qū)別于被動認(rèn)知的能力。也就是說，學(xué)校的成績并不能左右人的一生。在 2002 年 3 月東京大學(xué)的畢業(yè)典禮上，我也對理工科的畢業(yè)生說過同樣的話。

本文摘自《幽靈粒子：透視未知的宇宙》，經(jīng)授權(quán)轉(zhuǎn)載自微信公眾號“中國物理學(xué)會期刊網(wǎng)”。