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1簡述

長岡半太郎(Nagaoka Hantaro,1865-1950)是明治、大正和昭和時期的著名原子核物理學家、理學博士。日本物理學之父。他提出一種稱之為「土星模型」的結構——即圍繞帶正電的核心有電子環轉動的原子模型。他證明了亞洲人在自然科學方面也是有天賦的。雖然他的努力被同時代的歐洲科學家有意的忽視了。

2生平

1865年8月19日生於長崎縣大村市,是藩士長岡治三郎的獨生子,其父是大村藩勤王派三十七武士之一,后成為政府官員。
長岡半太郎

  長岡半太郎

1874年隨父母一起進京,由於小學很頑皮,轉入湯島小學時留了一級,后因學校有英語課使他對學習產生了興趣,1876年又考上了東京的英語學校。1882年於東京帝國大學預科畢業,升入理學院。1887年在理學院畢業,同時升入研究生院,當時物理學專業的學生個年級也只有一兩名。他的研究課題是:《關於磁偏角的實驗與研究》,這是外籍教師諾德在來日本之前就開始研究的課題。1887年,德國物理學家赫茲首先發表了電磁波的發生和接收的實驗論文,這一成功的實驗證明了電磁波的存在。長岡得知這一消息后,立即再重做實驗,並在許多人面前進行介紹。1889年他所寫的關於磁偏角的研究論文,在世界上受到普遍重視,一躍而成為世界物理學界的知名人物。
1890年長岡任東京帝國大學理學院的副教授,同時繼續進行磁偏角方面的研究。 1891年10月28日在岐阜和愛知一帶發生了大地震,即「濃尾地震」,七千多人死亡,岩層斷裂,留下了相差六米的斷層。長岡在這時根據「濃尾地震」來測定地磁的變化,開始對地震進行研究。
1893年因磁氣歪現象的研究而獲得理學博士的學位,同年到德國留學三年。1896年長岡回國后,成為東京帝國大學教授,他一方面擔任應用數學和理論物理學的教學工作,另一方面繼續進行他的研究,對磁偏角和岩石彈性波以及全國各地的重力進行測定工作,對地磁、海嘯、地震和火山等現象也進行研究,在地震學分野也有很多業績,這些研究工作使日本的物理學達到了世界的先進水平,也為日本的防震防災工作提供了可靠的理論數據。1900年,在歐洲的國際物理學會議第一次發表關於磁偏角的論文。
1903年,長岡首先提出土星型有核原子結構模型的理論,這成為英國物理學家歐內斯特·盧瑟福在1911年提出的「原子行星模型」的先導。這個理論的提出並預言質子的存在,在世界上引起很大的反響。為了更深入地研究原子的內部結構,他開始對光譜學進行細緻地實驗與研究。
1917年,日本創立物理化學研究所,長岡任理化學研究所所長和物理學部長。從此對於同生產相結合的科研工作產生興趣,他則指導當時物理學之中主要課題《原子光譜的研究》,並繼續在光譜實驗研究的基礎上,發展了自己的原子核結構的理論。在數學物理學的研究上也有不少貢獻,他編輯整理了《橢圓積分表》等各種數值表和計算表。
1930年長岡被聘為蘇聯科學院名譽院士。1931年到1934年間,長岡擔任了新建的大阪大學的第一任校長。1934年被選為貴族院議員,1939年又擔任帝國學士院院長,兼任日本學術振興會理事長。
1937年長岡接受第一屆日本文化勳章,他所培養的學生,遍布物理學的各個學科領域,日本基本粒子論的創始人仁科芳雄是他的研究生;日本第一個諾貝爾物理學獎金的獲得者湯川秀樹,也是在他的鼓勵下獲得成功的,可以說長岡是日本物理學幾乎各個領域的奠基者和創始人。
長岡雖然處在日本學術界的最高地位,擔任了學術行政的最高職務,但是他在晚年仍孜孜不倦地進行研究,1950年12月11日,已經85歲的長岡,在逝世前的一個小時,仍在自己的書房埋頭於地球物理學的論文研究。

3時代

日本的第一代物理學家都是在江戶時代封建儒教傳統影響下接受的啟蒙教育,然後轉向現代物理學的教育和研究。他們當中的許多人在決定拋棄傳統文化,投入完全陌生的新領域時,都難免會產生疑問、會猶豫不決。長岡半太郎的故事幾乎眾所周知。
在進入東京大學物理系之前,長岡半太郎研究了古代中國的科學史,目的是要弄清東亞人是否也有能力在科學上做出原創性貢獻。對於一個生活在明治時代早期的年輕的中學畢業生來說,他即將要投身於其中的自然科學是徹頭徹尾的西方的東西。如果他(作為東亞人)註定無法完成原創性工作,長岡半太郎不會願意把生命耗費在此。
但是仔細研究中國的經典著作之後,長岡半太郎確信亞洲人在自然科學方面也是有天賦的。古代的中國人研究過北極光,精確記錄了天體的運動,還發明了指南針,這些都使得長岡半太郎自信自己也能在自然科學領域內有所突破。此外,長岡半太郎已經意識到,自然科學是衡量文化的標準,東西方可以共用;或者是一組競賽規則,亞洲人和歐洲人在同一競技場上競爭。很明顯,長岡半太郎把中國人視為共同擁有東亞傳統的文化同胞,而非西方人那樣的競爭對手。
在1888年6月7日給他的學長田中館愛橘的一封信中,長岡半太郎要與西方人一比高低的想法表露無疑:「在工作中,我們一定要有廣闊的視野、敏銳的判斷力和對事物的透徹理解,不能屈服,不能有一絲的鬆懈。那些看似專心工作,實則心不在焉,任何小事情都會讓他們停下來去看、去聽、去議論,甚至跑出去買東西的人,不要讓他們在我們的工作間打擾我們的工作。沒有理由讓白人在每個方面都如此超前,如你所說,我希望我們能在10或20年之內打敗那些白人:我才不想在地獄里用望遠鏡去看我們後代的勝利」。
田中館愛橘和長岡半太郎都相信亞洲人在道德操守上勝於西方人,儘管他們的國家在物質上仍然貧弱。他們互相鼓勵,決心無論在國內還是國外都要努力工作,希望有一天他們真的能夠在知識上擊敗「白人」。
如果科學是競爭,其規則又形成於歐洲,那麼,這一仗,就很有可能是西方的科學家打得比日本科學家好。要參與競爭,成為訓練有素的運動員,日本科學家們就必須掌握西方的規則和策略。第一代日本科學家們狂熱地學習歐洲語言,長岡半太郎的信就都是用英語寫成。但是要想掌握技巧贏得勝利,只學習語言恐怕是不夠的,為了深入理解西方的文化,一些人開始信仰基督教。另外一些人則建議日本男人娶白種女人為妻。
但是西方科學家卻並未太在意日本人所投入的熱情和精力。長岡半太郎和田中館愛橘都發現他們的研究沒有引起西方科學家的注意。長岡半太郎最著名的工作可能是他的土星型原子模型,這個系統包括「大量相同質量的以等角度間隔排在圓周內的粒子,這些粒子之間的斥力與它們之間距離的平方成反比」,以及「以相同平方反比定律吸引著周圍其他粒子的一個大質量粒子」。在1904年的《哲學雜誌》上,長岡半太郎公布了他的模型。7年以後,盧瑟福公布了他更為著名的原子模型,其核心理論與長岡半太郎的極為相似。但是在盧瑟福關於他原子模型的首次報告中對長岡半太郎卻隻字未提。
1911年,在給長岡半太郎的信中(1911年3月20日), 盧瑟福說他早就知道有這麼一個土星模型:「你將會看到我所採納的原子模型結構與你在幾年前的一篇論文里提到的結構有些相似。雖然那個時候我還沒有查閱到你的文章,但是我記得你確實寫過這方面的文章。」 也是這一年,盧瑟福在他《哲學雜誌》上的專論里第一次提到了長岡半太郎的早期工作。直到40年以後,在慶祝日本獲得第一個諾貝爾獎的時候,長岡半太郎還很奇怪為什麼在論文發表之後長達7年的時間裡,盧瑟福都沒有看到他關於土星模型的專論呢? 實際上,劍橋附近的許多科學家都沒有對長岡半太郎模型給予重視。1911年3月11 日的信里,布拉格曾要盧瑟福查閱長岡半太郎的論文,但是盧瑟福認為不過是一個「小日本」的工作,忽略掉了。

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