諾獎得主小柴昌俊走了，這裏是他與物理相遇的故事_風聞
返朴-返朴官方账号-关注返朴（ID：fanpu2019）,阅读更多！2020-11-14 22:38
日本物理學家小柴昌俊於2020年11月12日去世，享年94歲。小柴昌俊是中微子天文學的開創者之一，2002年他因“對天體物理學的開拓性貢獻，特別是宇宙中微子探測方面”獲得諾貝爾物理學獎。
小柴昌俊於1926年9月19日出生於日本豐橋市，1951年畢業於東京大學。隨後，他移居美國，1955年在羅切斯特大學獲得博士學位。在芝加哥大學工作了三年之後搬回東京，此後一直任教於東京大學。上世紀80年代，小柴昌俊領導團隊利用日本地下1000米的廢棄礦井建設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是探測質子衰變。小柴昌俊在建設探測器方面做出了重要貢獻。1987年，小柴昌俊團隊通過神岡探測器發現了超新星中微子，證實了超新星爆發理論，由此開啓了銀河系外中微子這個重要領域。90年代神岡探測器升級後被稱為超級神岡，1998年首次發現了中微子振盪的證據，顯示中微子具有質量。這項大科學裝置至今仍在升級，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家。他曾寫過一本自傳《我不是好學生》講述他“差生”時代的往事，他以倒數第一的成績從東京大學畢業，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極其幸運的事，而這正是他退休前20天，並發現了宇宙中微子。因此有人認為他是最幸運的物理學家。小柴昌俊留下了寶貴的遺產，他的科學精神將永遠激勵每一位學生。
撰文 | 小柴昌俊
小柴昌俊：我與物理的相遇舊制中學的歲月
在讀小學的時候，我是一個極其普通的孩子，而且當時特別貪玩。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校、投身軍旅的人生目標。然而，天有不測風雲，在讀中學一年級那年的 10 月底，我突然患上了小兒麻痹症。由於無法正常行走，雙手也不聽使喚，我最終只好放棄了陸軍幼年學校的求學之路。
我上中學時的班主任是數學老師金子英夫，我特別喜歡他。如今金子老師已經離世多年，我卻永遠不會忘記他，正是他為我開啓了物理學習的大門。在我住院近半年後，金子老師送給我一套當時剛剛出版的《物理學的進化》（The Evolution of Physics）。該書由愛因斯坦和英費爾德編寫，分為上、下兩冊。
儘管這兩位物理學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知識，但由於內容不僅囊括狹義相對論，還涉及了廣義相對論，因此非常晦澀難懂。作為一名初中一年級的學生，雖然我當時還無法完全理解書中的內容，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問。
總體而言，我在中學時期比較喜歡學習數學。中考時我沒能考上心儀的舊制第一高等學校 ，又複習了一年後才終於在第二次世界大戰結束的半年前擠進了舊制一高的宿舍。
舊制第一高等學校的歲月
進入舊制一高後，我經歷了幾年戰後饑荒。當時比起去學校上課，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。
當時我的班主任是研究理論物理的金澤秀夫老師（已經離世十多年），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，這位老師同時也負責組織力學的專題研討會等。每當力學的專題研討會輪到我站在黑板前發言的時候，我總會以“我得了小兒麻痹，胳膊抬不起來”為藉口逃課，所以這位老師給了我一個不及格的分數。幸虧金澤老師給我的分數很高，這樣兩門課平均下來我才終於及格。當時我擔任宿舍副委員長一職，比起學習，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，這導致我入學時還不算差的學習成績不斷下滑。我記得到了臨近畢業的時候，在大約 190 名同學中，我的成績大概正好處於中間的位置。
在我擔任宿舍副委員長的時期，當時的校長是哲學家天野貞祐老師，他很疼愛我，總是對我很關心。
在臨近高考前的某一天，我到宿舍的浴室洗澡。由於天氣寒冷，澡堂內熱氣騰騰，根本看不清身邊的人。我剛走進去就聽到水汽對面的人在説：“對了，小柴到底打算報考哪個專業啊？”我聽出這是宿舍委員長的聲音。那位給我不及格分數的物理教授這樣回答道：“嗯……小柴那麼熱衷於宿舍的工作是學不了物理的。雖然我不清楚他會選擇印度哲學、德國文學還是其他專業，但可以肯定他不會選擇物理。”
聽到他們的對話，我頓時心生不甘，於是在此後的一個月內我開始加倍努力學習。當時要想報考物理專業，成績必須保持在年級前 10%。經過一番刻苦努力，我終於達到了標準。
大學時代
那時，成績優秀的同學都享有特殊待遇，有的獲得了獎學金，有的擔任助教獲得相應的薪酬。對於成績不佳的我而言，這些都是奢望。
有一天，我在走廊裏遇到了山內老師，他問我：“小柴，你來研究生院讀書的學費有着落了嗎？”“還沒呢，我想一邊學習一邊打工。”
那你想要獎學金嗎？”
“當然了老師，如果能的話我當然想要。”
這就是我們當時對話的全部內容。
等到下一週我們又在走廊相遇的時候，山內老師這樣説道：“小柴，你可真是讓我丟面子呀。”
“怎麼了？”我不解地問道。
他回答説：“我不瞭解你的學習成績就開口為你申請獎學金，大家都笑話我呢。”
結果自然不言而喻，我只能繼續打工賺錢了。當時我還認識了一位正在從事透鏡相關理論研究的老師，他給我介紹了打工的工作崗位，並鼓勵我説：“小柴君，要想留在大學繼續搞研究，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，所以申請了當時的“湯川獎學金”。這是為了紀念湯川秀樹先生獲得諾貝爾獎而設立的，每月獎勵 4000 日元，一年就可以獲得48 000 日元。要想獲得這項獎學金就必須通過論文審查，於是我撰寫了一篇題為《μ 粒子的核相互作用》的論文，並拜託一位學長幫我嚴格把關。然而，這篇花費了我一週的時間、經過各種計算寫成的論文，在拿給學長過目時，他隨便一瞥就能指出錯誤，並多次退回了我的論文。雖然我最終拿到了這筆獎學金，但在當時我並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
我稀裏糊塗地上完了大學，總算進入了研究生院，但在物理研究方面卻沒打下什麼基礎。當時，南部陽一郎 （日本著名物理學家，2008年獲得諾貝爾物理學獎）老師在大阪市立大學設立了新的理論物理研究室，於是我慕名前往南部老師門下“修煉武藝”，在那裏參加了長達 3 個月的研討會。這期間我一直住在研究室裏，鋪着被褥的長桌便是我的牀。在 1997 年我被授予文化勳章的時候，南部老師不知怎麼想起了我當年執着的樣子，於是贈予我一幅畫。我把這幅畫放在了本章首頁，畫裏一隻黑猩猩説道：“我也曾經夢想成為一名物理學家。”
我剛進入研究生院，藤本陽一（早稻田大學名譽教授）學長就向我發出了邀請，問我是否願意與他一起從事關於核乳膠的實驗。在此前不久，英國物理學家鮑威爾研發出了靈敏度極高的照相乳膠，當時搭載這種照相乳膠的探測器被譽為最先進的基本粒子探測器，它可以記錄電子的徑跡。我痛快地答應了藤本學長的邀請，開啓了我讀研階段的第一項實驗。山內老師為了鼓勵我們投身實驗，專門下撥了 50 000 日元的研究經費。這筆錢在當時已經算是鉅款了，時至今日我仍對山內老師的慷慨感激不盡。
我和藤本學長兩個人勉勉強強地啓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的發源地進行深造的必要性。於是，藤本學長遠赴英國，前往鮑威爾教授所在的布里斯托爾大學深造，當時該校被譽為研究核乳膠的聖地。我也有所行動，打算去美國的羅切斯特大學留學。該大學位於紐約州北部、安大略湖附近，它在當時的美國絕對算不上是物理專業一流的高校。不過，羅切斯特大學的物理系主任馬爾沙克是一名非常有作為的理論物理學家。為了召集優秀的學生，他向印度等多個國家發出了招募留學生的邀請，也請湯川老師向其推薦優秀的日本學生，並表示願意為留學生提供生活費和交通補助，日方只要選拔出前往美國留學的學生就行了。
與朝永振一郎先生的相識
當時我早已熟識了朝永振一郎（日本著名物理學家，1965 年與施温格、費曼共同獲得諾貝爾物理學獎） 先生。我可不是因為物理才接觸到他的。我在舊制一高擔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，才選擇了京都大學的哲學系。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。後來，朝永振一郎先生也為我做媒，而我又成為其長女的媒人。經過如此一番相互的牽線搭橋之後，我們的關係就變得非常密切了。
在我剛邁入物理領域的大門時，天野先生曾問過我：“小柴，你學的是什麼專業啊？”
我回答説：“我主修物理。”於是天野先生對我説：“我有個熟人，雖然不知道他的專業水平如何，但這個人正在從事物理研究工作，我介紹你們認識一下吧！”説完就馬上為我寫了一封介紹信。於是進入大學後不久，我就帶着那封介紹信去拜訪朝永先生了，當時朝永先生住在位於大久保的光學研究所內的地下防空洞裏。
因此在申請前往羅切斯特大學留學的時候，我曾請朝永先生為我寫一封推薦信。他在聽取了我的想法後直接對我説：“你把想讓我寫的內容用英文寫好後帶過來吧。”由於推薦信必須附上大學時期的成績單，這才讓我第一次有機會在理學院的辦公室裏看到自己過去的成績。對於我來説，把表示成績等級的“優”（優秀）、“良”（良好）和“可”（合格）轉換成英語是一件非常棘手的事，因為我的成績無論怎麼看都不是那麼好。我實在沒有辦法，只能硬着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麼好，但也不至於那麼愚蠢。
於是，我帶着寫好的英文推薦信去找朝永先生，他看過之後笑着對我説：“好，我給你簽字。”就這樣，1953 年前往羅切斯特留學的名額就落在了我的頭上。
如果我説自己的大學畢業成績排倒數第一，一定沒人相信成績如此糟糕的我還能當大學教授吧？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。
本文摘自《幽靈粒子：透視未知的宇宙》，經授權轉載自微信公眾號“中國物理學會期刊網”。