編者按：這篇文章最初發表於 1995 年 2 月刊，現重新發布，以突出諾貝爾獎與《大眾科學》長期交織的歷史。
大約 10 年前，我第一次見到南部陽一郎，當時我在芝加哥大學物理學研究生研討會的後排。他個子不高，穿著整潔的西裝，在黑板上畫著長長的、蜿蜒的管子。有時他說那是超導體中的渦旋線；有時他又稱之為弦，連線夸克。我既困惑又著迷於如此不同的領域之間的橋樑，後來我請他擔任我的論文導師。
面對面時，南部仍然難以理解。顯然我不是第一個嘗試理解他的人。加州大學伯克利分校的布魯諾·祖米諾曾講述過他自己的嘗試：“我曾認為，如果我能弄清楚南部現在在想什麼，我就會領先遊戲 10 年。所以我和他談了很長時間。但是，當我弄清楚他說了什麼時，10 年已經過去了。”普林斯頓高階研究院的愛德華·威滕解釋說：“人們不理解他，因為他太有遠見了。”
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南部是第一個看到當超導體或夸克海洋等物理系統違抗物理定律施加的對稱性時，會誕生一種新的粒子的人。他與當時在雪城大學的研究生韓武榮一起提出了膠子的存在，膠子是將夸克結合在一起的物體。他還意識到夸克的行為就像它們被弦連線在一起一樣，這個想法成為弦理論的基礎。“多年來，”聖塔菲研究所的默裡·蓋爾曼評論道，“你可以依靠南部陽一郎在許多問題上提供深刻而有力的見解。”
南部的原創性可能源於他在戰前日本度過的獨特童年。他於 1921 年出生於東京，兩歲時這座城市被地震摧毀。（他對火焰仍然有模糊的記憶。）他的父親南部吉郎為了上大學離家出走，並在那裡遇到了他的新娘君子。地震迫使他帶著妻子和幼子回到京都附近的家鄉福井。
這個浪子被原諒了（儘管他的妻子從未被原諒）。南部吉郎保留著一絲反抗，成為了一名教師，並在鎮郊外建造了他的房子——這一舉動後來使他免受盟軍炸彈的襲擊。他從東京帶回了一個折衷的圖書館。他的兒子在那裡瀏覽，學到了讓他至少在精神上逃離當地學校令人痛苦的規章制度的想法。
在那些日子裡，福井以擁有日本最具軍國主義色彩的學校而自豪。男孩們穿著粗糙的軍裝，被教導要行軍、射擊和敬禮。“如果你沒有看到一位高年級的男孩而沒有向他敬禮，他就會把你揍一頓，”南部回憶道。“你必須時刻留意每個人。”在隆冬的凌晨 4:00，他會步行一英里到學校學習武士刀法，光著腳踩在沒有暖氣的 halls 的光地板上。對於這個體弱多病的孩子來說，學校被證明和後來的真正的皇軍一樣難熬。
學校也沒有忽視思想教育。英勇事蹟——尤其是一位捨身救護天皇畫像而犧牲的教師的事蹟——粉飾了課程。南部受到他父親的反建制派長篇大論的保護，免受此類教義的影響。然而，這些也阻止了他融入群體。“我渴望像其他男孩一樣，”他苦笑著說。隨著年齡的增長，他逐漸意識到他父親的觀點在日益好戰的日本是危險的。
因此，南部學會了將自己的想法藏在心裡。這一特點後來對他很有幫助，在他當兵的那些年裡——甚至可能作為一名物理學家也是如此。他的原創性可能來自於必須自己思考一切，來自於意識到但忽略外部世界的想法。
1937 年，南部進入東京一所一流大學，在那裡他發現了一種更自由的學術氛圍和聰明的同學，這讓這個鄉下男孩感到敬畏。在他的課程中，物理學給他帶來了特殊的麻煩：“我無法理解熵，並且熱力學不及格。”然而，可能是受到意識到粒子傳遞力的先驅湯川秀樹的啟發，南部選擇在東京大學攻讀物理學碩士學位。
在他的新同學中，他發現了一些地下激進分子。日本正在與中國作戰。“我們被告知了勝利，”南部說，“但這些共產黨人不知何故也知道大屠殺和失敗。”事實證明，學制很短：該班級提前六個月畢業，以便其成員可以應徵入伍。
在軍隊中，南部挖戰壕，搬運船隻。“身體上很辛苦，”他聳聳肩說，“但在內心深處，我是自由的。只要你說‘是，長官，是，長官’，他們就會讓你一個人待著。”一年後，他被分配去幫助開發短波雷達。海軍已經擁有這種雷達，但陸軍對該裝置沒有信心。南部的團隊也沒有特別成功：“為了測試我們的系統，我把它安裝在山頂上，並僱了一條船把一根金屬棒帶到海里。你可以用肉眼看到它——但我們的雷達不行。”
然後他被命令竊取一份海軍機密檔案，一份由朝永振一郎撰寫的關於場論的論文，朝永振一郎正在將他對粒子波的發現應用於雷達波導。（維爾納·海森堡關於場論的出版物不久前從德國運到，此前它在潛艇中旅行了一年。）透過索要這些論文——只是向一位教授索要——南部開始接觸到物理學中的一些最新思想。
生活相當輕鬆。該部隊駐紮在一個高爾夫俱樂部，南部和他的助手日高千惠子之間萌生了浪漫情愫。在很大程度上，戰爭似乎還很遙遠。然而，一天晚上，南部看到一群 B-29 轟炸機飛越大阪。出乎意料的是，他們沒有向這座城市投下炸彈，而是繼續飛往福井。南部失去了他的祖父母；他的父母倖免於難。
戰後，南部和日高結婚，之後他前往東京，開始從事一份早就承諾的研究職位。（日高留在大阪照顧她的母親。）住房稀缺，南部搬進了他的實驗室住了三年。煤氣和電是免費的，他可以在用於滅火的水池裡洗澡。但是他的同事小林二郎，一位勤奮的年輕人（他曾因為錯過一次計算而剃光頭），會很早來上班，並且經常讓睡在他們兩張辦公桌上的南部感到尷尬。
“我一直都很餓，”南部說。尋找食物佔據了大部分時間。其餘時間，他都在思考物理學，在成卷的收銀紙上進行計算。小林是朝永的學生，他不斷向南部通報後者的工作。隔壁辦公室的一群固態物理學家也提供了令人興奮的陪伴。
所有這些研究人員對西方科學發展的瞭解都來自零星的《時代》雜誌。後來，佔領軍設立的圖書館中的期刊幫助填補了空白。然而，日本物理學家不得不重新發明許多東西。有時他們先到了。1949 年搬到大阪市立大學後，南部發表了一個描述兩個粒子如何結合的公式，現在被稱為貝特-薩爾彼得方程。他還與其他人一起預測，奇異粒子應該成對產生，這一發現通常歸功於亞伯拉罕·佩斯。
在描述南部早期的工作時，西北大學的勞裡·M·布朗寫道，他的工作“充滿了活潑的玩樂感”。作為他的學生，我欣賞南部對思想的純粹樂趣和他爽朗的笑聲（即使我並不總是能理解笑話）。他認為工作過度有害，因此敦促我參加棒球比賽，並閱讀虛構的芝加哥偵探 V. I. 沃紹斯基的冒險事蹟。
1952 年，南部應邀訪問高階研究院。在那裡，他遇到了許多才華橫溢、咄咄逼人的年輕人。“每個人似乎都比我聰明。我無法完成我想做的事情，並且精神崩潰了，”南部在幾十年後寫信給我，試圖在我作為博士後研究員的困境中給我帶來安慰。1957 年，在搬到芝加哥後，他提出了一種新的粒子，但遭到嘲笑。（“真是胡說八道！”理查德·費曼在會議上喊道，布朗回憶說。Ω 粒子於次年在加速器中被發現。）與此同時，南部聽到 J. 羅伯特·施裡弗描述了他剛剛與約翰·巴丁和利昂·N·庫珀一起設計的超導理論。這次談話讓南部感到不安：超導流體不守恆粒子數，違反了自然界的基本對稱性。他花了兩年時間才破解了這個難題。
想象一下一隻狗面對兩碗同樣誘人的食物。由於碗是相同的，因此呈現出二重對稱性。然而，這隻狗隨意地選擇了一個碗。南部無法接受對稱性完全喪失，因此發現這隻狗實際上無法下定決心，並且不斷地從一個碗切換到另一個碗。根據量子物理定律，這種振盪以一種新粒子的形式出現，即玻色子。
南部指出，其他科學家，如巴丁、當時在貝爾實驗室的菲利普·W·安德森和當時在伊利諾伊大學的傑拉爾德·裡凱曾，也看到了超導體應該有這樣的粒子。然而，是南部詳細描述了它的誕生環境和意義，並意識到 π 介子也是以類似的方式誕生的（透過打破夸克的手徵對稱性或左右對稱性）。當他在自然界中尋找更多同類粒子時，南部以預印本的形式釋出了他的發現。
當時在歐洲粒子物理實驗室 CERN 擔任博士後研究員的傑弗裡·戈德斯通意識到了這項工作的重要性，並很快發表了一個更簡單的推導，指出結果是普遍的。此後，這種新粒子被稱為戈德斯通玻色子。（“至少，它應該被稱為南部-戈德斯通玻色子，”戈德斯通評論道。）當南部最終在 1960 年發表他的計算結果時，他的論文還展示了最初的無質量粒子如何在超導體中與磁場混合而變重。這一現象被安德森、當時在高階研究院的彼得·希格斯和其他人認為是普遍現象，後來成為粒子物理學標準模型的希格斯機制。
在隨後的幾年裡，南部研究了夸克的動力學，表明它們被攜帶顏色量子數的膠子來回束縛在一起。“他在 1965 年就做了這件事，而我們其他人還在苦苦掙扎，”蓋爾曼說。（然而，南部認為夸克是可觀測的，併為它們分配了整數電荷，這是一個蓋爾曼和其他人糾正的錯誤。）1970 年，在仔細研究一個關於粒子相互作用的複雜數學公式時，南部發現它描述的是弦。在 20 世紀 80 年代，他的“弦作用量”成為弦理論的支柱。
“他具有驚人的想象力，”芝加哥大學的同事彼得·G·O·弗羅因德說。在與南部共事期間，我注意到他會從幾個不同的但同時存在的角度來看待問題。就好像他至少有兩隻心靈之眼，而不是一隻，這使他對物理系統具有立體的視覺。在其他人眼中，他看到的是一片毫無意義的點的平面，而他卻能感知到生動的三維形狀躍然而出。
隨著時間的推移，南部逐漸被稱為先知，儘管是一位害羞的先知。“我想不出有誰能給出如此好的建議，”威滕說。佛羅里達大學的皮埃爾·M·雷蒙德觀察到，粒子物理學的方向經常被南部的論文預測到——這些預測被加密在腳註中。
如今，南部正在思考夸克如何獲得它們不同的質量。他認為它們可能來自歷史偶然性，例如夸克在早期宇宙的不同階段誕生。他的思想也轉向了生物學和古老的禍害——熵。南部計算出，當病毒大小的粒子被放置在尖形容器中時，似乎違反了重力和熵。也許它們隱藏著生命形式如何違抗熵並變得越來越有組織的線索。預言還是堂吉訶德式的幻想？十年後，我們可能會知道答案。