湯川秀樹:從介子到「世界は一つ」——科學、人文,以及空海的曼荼羅


近日在國立政治大學達賢圖書館展出的 「湯川秀樹:粒子物理大師的人文世界-政大站」, 由清華大學文物館原展延伸而來,透過湯川秀樹及其家族、親友的墨跡、 藏書、學術資料與相關文獻,呈現這位日本第一位諾貝爾物理學獎得主, 在粒子物理之外更完整的思想世界。

展覽一方面從家學、閱讀、詩書與藝術切入; 另一方面也呈現湯川戰後對世界和平與核武問題的反思。 到了政大,又加入學位論文、期刊與館藏資料, 重新追索介子理論在台灣學術史中的影響。

於是,眼前出現的不再只是「提出介子理論的湯川秀樹」, 而是一個同時活在物理、文學、哲學、藝術與公共關懷之中的人。

一、沒有地圖的旅行者:介子理論與未知世界

湯川秀樹最著名的科學成就,是1935年提出的介子理論

當時原子核存在一個很直接的問題: 原子核中的質子帶有正電,按照電磁作用應該彼此排斥, 然而質子與中子卻能被緊密束縛在尺度極小的原子核中。 這表示核子之間必須存在另一種比電磁作用更強、但作用距離很短的力量。

湯川於是提出一個大膽的假設: 核子之間的作用,可能是由某種尚未被發現的粒子所傳遞。 這種新粒子的質量應遠大於電子,因此由她所傳遞的作用也具有有限而短的作用範圍。

粒子 → 場 → 交互作用

湯川的基本想法,可以理解為: 核子之間的作用並不是憑空發生, 而是透過一種新的場與其量子交換而產生。

1947年,π介子在宇宙射線研究中被發現, 使湯川的構想獲得重要的實驗支持。 1949年,他因此獲得諾貝爾物理學獎。

展覽中有一句非常適合描述這種理論物理精神的話:

「未知の世界を探求する人々は、地図を持たない旅行者である。」

探索未知世界的人,是沒有地圖的旅行者。

這句話真正吸引人的地方在於: 前沿研究原本就沒有答案本。

研究者只能從已知實驗、數學結構與物理原理出發, 在尚未被畫出的世界中尋找下一步。 理論甚至可能先於觀測, 從一個已知理論無法解決的缺口, 反過來推測自然界中應該還存在什麼。

二、介子之後:一個理論如何繼續活下去

政大展區中很有意思的一部分,是 「介子之後——以論文觀影響」

這裡沒有把介子理論寫成一個 「1935年提出、1947年證實、1949年得獎」之後便結束的故事, 而是利用不同時期的學位論文與研究資料, 觀察介子以及相關粒子物理問題如何繼續被討論、延伸與重新詮釋。

這其實很能表現科學知識真正的生命方式:

提出理論 → 實驗檢驗 → 修正 → 延伸 → 進入新的理論架構

科學成果並不是供後人膜拜的紀念碑, 而是一個後來研究者可以繼續拆解、修改與重新連接的知識節點。


三、一個讀《莊子》也研究基本粒子的人

然而,這場展覽真正使湯川變得立體的地方, 反而不是粒子物理,而是他的閱讀世界。

展櫃中可以看到《源氏物語》、《伊勢物語》、《莊子》、 日本近代文學、俄國文學,以及愛因斯坦的 The World As I See ItOut of My Later Years 等著作。

湯川自幼接受漢學教育,讀《論語》、《孟子》, 後來又接觸《老子》、《莊子》及各國文學。 他也寫和歌、書法,甚至留下山水作品。

所以,如果說湯川有一個「物理的世界」, 另外又有一個「人文的世界」, 其實多少有些人工切割。

研究基本粒子的湯川、閱讀《莊子》的湯川、 寫字作詩的湯川,本來就是同一個人的思想活動


四、科學與人文?——一點政大式的幽默

也因此,站在政治大學看這場以 「粒子物理大師的人文世界」為名的展覽, 會產生一點很有趣的反差。

策展上把「物理」與「人文」區分開來當然非常方便: 一邊是介子、場、粒子、論文; 另一邊是文學、書法、思想與和平。

不過,如果把「人文」兩個字看得更字面一點, 我倒很想故意問一句:

科學難道不是人文嗎?

科學也是人做的。

她也是人類為了理解世界而創造出的語言、 概念、數學、理論、實驗方法與知識制度。 如果「人文」指的是人類文明理解自身與世界的活動, 那麼科學當然也是人文。

所以應當如此主張:

科學也是人文,只是這種人文並不是每個地方、每個時代都普遍出現而已。

詩歌、神話、宗教、藝術,幾乎在人類各個文明中都可以找到; 而今日所說的現代科學——包含數學化自然、系統實驗、 理論與實驗循環,以及制度化的專業共同體—— 則是在特殊的歷史條件下逐漸形成, 並在近代歐洲成熟。

這並不表示科學比較「不像人文」。 恰恰相反, 她只是人類文明中一種非常特殊、 甚至相當罕見,卻又彌足珍貴的知識形式。

因此,在一所以「人文社會科學」見長, 也經常以「人文」自我定位的大學, 卻把「科學」與「人文」並列成 「科學 × 人文」, 這種策展語言其實頗有意思。

如果科學本來就是人類文明理解世界的一種知識形式, 那麼把「科學」和「人文」當成兩個彼此相乘的項目, 反而不經意透露出一種 「科學不屬於人文」的預設。

對一所以「人文」自許的大學而言, 這多少有一點幽默: 若「人文」最後只是文、史、哲與社會科學的另一種稱呼, 那麼「人文」這兩個字反而被縮小了。

畢竟,方程式也是人寫的。

愛因斯坦曾說: 政治是一時的,方程式才是永恆的。」
                   Politics is for the present, but an equation is for eternity.

如果真要談「人文」, 那麼一個文明如何寫詩、如何信仰、如何思考倫理,當然重要; 但她如何寫出一條能跨越語言、國界與時代, 依然描述自然規律的方程式, 難道不是同樣深刻的人類文明成就嗎?

五、從粒子物理走向「世界は一つ」


湯川的另一條人生主線,是第二次世界大戰之後對和平問題的反思。

二十世紀物理學帶來了一個以前很少有學者需要如此直接面對的問題: 人類對自然的理解, 第一次轉化成足以大規模毀滅人類自身的力量。

於是:

「我們能不能做到?」

不再等於

「我們應不應該這樣做?」

湯川戰後投入和平運動, 並參與反核與世界和平相關的知識人活動。

因此,展場中兩件極為簡單的作品反而格外有力量:

平和

世界は一つ

世界是一體的。

當然,不能把這寫成:

介子理論 → 和平主義

物理方程式本身不會自動推出某一種倫理。

但我們確實可以看到同一個人的兩種追問: 研究自然時,他追問不同現象背後是否存在更深的關聯; 面對人類社會時,他又追問彼此分裂的國家與民族, 是否仍然屬於同一個共同世界。

從「未知粒子」到「世界は一つ」, 中間不是一條物理推導, 而是一個科學家完整的人生。

六、展覽之外:湯川眼中的空海

而在這場展覽沒有特別展開的部分, 我還想補上一個自己很喜歡的面向:

湯川秀樹對弘法大師空海相當有興趣。

在《天才の世界》中, 湯川曾專門談論空海。 他欣賞的並不只是空海作為宗教家的成就, 而是空海那種異常龐大的知識企圖。

湯川認為空海具有極強的生命力與創造力, 並且試圖把文學、藝術、宗教、知識乃至整個宇宙生命, 納入自己的思想世界之中。

他談到曼荼羅時, 甚至把曼荼羅理解成一種具有 直觀功能的構造」

更重要的是, 湯川注意到空海並不是採取單純的「取一、捨一」: 選定一種思想,就把其他思想排除。

相反地, 空海會將不同層次、不同思想保留下來, 再放入一個更大的結構之中, 使她們各自具有位置與意義。

湯川把這種思考稱作一種 開放的直觀模式, 而曼荼羅正是這種思想方式的表現。

七、六大:曼荼羅世界背後的存在論基底

如果再往空海自己的密教思想深入一步, 曼荼羅背後還可以看到另一個重要架構:

地・水・火・風・空・識

也就是六大。

若借用現代結構性的語言來說, 六大可以視為空海法界觀的一種 存在論基底: 世界不是由彼此孤立的實體堆積而成, 而是六大彼此無礙、互相作用、互相顯現。

空海有一句極具代表性的說法:

六大無礙常瑜伽。

如果純粹作一個現代哲學類比, 而不是宣稱空海「預言現代物理」, 那麼六大其實可以和今日物理學的一些基本問題形成很有趣的對照。

六大 現代物理/哲學類比
地大 粒子/自由度/構成
水大 場/交互作用/耦合
火大 湧現/相變/層次生成
風大 狀態/動力學/時間演化
空大 時空/幾何/因果結構
識大 資訊/觀測/量子資訊

這裡必須特別強調: 這只是哲學上的類比

並不是說空海在九世紀已經知道量子場論, 更不是說湯川從密教六大推導出了介子理論。

但是這個類比有趣的地方在於: 兩套相隔一千多年的思想, 其實都在試圖處理某些極為根本的問題:

世界由什麼構成?

各部分如何互相作用?

狀態如何變化?

空間與時間扮演什麼角色?

而我們又如何認識這個世界?

八、剛好,湯川真的懂這些物理

而這個類比放在湯川身上,又多了一層有趣的巧合。

其中「地大:粒子、自由度、構成」「水大:場、交互作用、耦合」, 幾乎就是湯川本人的核心專業。

他的介子理論本身就在處理:

什麼粒子存在?

粒子之間如何透過場發生交互作用?

量子態、動力學與時間演化自然也是理論物理的基本語言; 相對論、時空與量子測量同樣是湯川所處時代理論物理不可迴避的基礎。

至於今天所說的「湧現」、「量子資訊」等統一語彙, 則有不少是在後來才逐漸成熟, 不能反過來宣稱湯川本人已經使用今天完全相同的概念體系。

因此,比較恰當的說法不是:

空海早就懂現代物理。

而是:

空海以六大與曼荼羅建構他的宇宙整體圖像; 湯川則以粒子、場與交互作用探索自然的深層結構。 兩者方法完全不同,卻都試圖回答「世界如何成為一個整體」。

結語:沒有地圖的人,與畫宇宙地圖的人

這樣回頭再看 「湯川秀樹:粒子物理大師的人文世界」, 會發現「物理」與「人文」其實很難真正切開。

介子理論是湯川理解自然的方式; 文學與哲學是他理解人的方式; 和平運動則是他面對科學力量後果的方式。

而在展覽之外, 他又曾對空海以及密教的曼荼羅世界產生濃厚興趣。

這並不意味著湯川是一位宗教思想家, 更沒有必要替他設定某種宗教身分。 只需要說: 他對空海及密教思想有興趣。

這樣就已經足夠有趣。

一邊,是九世紀的空海, 以地、水、火、風、空、識六大與曼荼羅, 試圖描繪宇宙、生命與心識如何形成一個整體。

另一邊,是二十世紀的湯川秀樹, 從原子核內一個看不見的交互作用出發, 推測尚未被發現的粒子, 一步一步走進現代粒子物理。

湯川說:

探索未知世界的人,是沒有地圖的旅行者。

而空海做的事情, 某種意義上恰好相反:

他試圖畫出一張整個宇宙的地圖。

一個沒有地圖仍然向未知前進的人, 會對另一個試圖把宇宙畫成曼荼羅的人產生興趣, 似乎也就一點都不奇怪了。

而這大概也是這場展覽留給我最有意思的地方:

科學、人文、哲學與宗教未必要給出相同的答案,
但她們都源於人類對同一件事情不肯死心的追問——

這個世界,究竟是怎麼回事?