南部出生于1921年。說起來，他比楊振寧還要大一歲，比李政道大了5歲。南部向來為人低調，這就解釋了為什么網上關于他的信息不多，甚至英文維基百科上的南部陽一郎詞條，也只有短短的三段話。第一段的開頭簡單明了地總結了南部的主要貢獻，這是行內所有人都知道的：南部是發現夸克帶有色荷的人之一，他發現了粒子物理中的自發對稱破缺，他發現了對偶共振模型可以用弦的量子力學來解釋。 由于第二項發現，南部獲得了今年的諾貝爾物理學獎，由于第三項貢獻，南部是公認的弦論鼻祖之一。南部在獲得諾貝爾物理學獎之前，獲得了幾乎一切一個粒子物理學家可能獲得的大獎，例如沃爾夫獎、狄拉克獎章、美國國家科學獎，等等。熟悉南部工作的人都認為，南部應該獲得諾貝爾獎。我在我的博客上連續兩年“預言”南部會獲獎，終于，在敬佩南部的人等了很多年之后，諾貝爾獎終于獎給了這個低調而深刻的物理學家。 作為一個物理學家，南部不算早熟。他在1952年才獲得日本的博士學位，雖然在50年已經是大阪市立大學的副教授。他在獲得博士學位的同年赴美，在普林斯頓高等研究院訪問，其時他的好友李和楊都已成名。后來，他在芝加哥大學任教，一直沒有離開。我在1996年到芝加哥大學的時候，南部已經退休，但我能夠經常在系里看到他，他也常參加高能物理理論組的學術報告會。我記得當時他在研究電子在磁場中邉拥膯栴}，和量子霍爾效應有關，他還為此做了一次學術報告。除此之外，我在離美之前和他有一次很近的接觸。當時，我和兩位日本同行以及一位在美國做博士后的塞爾維亞人研究弦論中的一個問題，該問題需要將所謂的南部括號量子化，我和南部在他的辦公室討論了兩次。他給了一些建議，但沒有完全解決我們的問題。當然，雖然我們寫了一篇文章，這個問題到現在也沒有完全解決。有意思的是，與南部括號相關的代數在最近一年內被應用到弦論中來，引起了一個不大不小的潮流。 諾貝獎委員會對南部科學貢獻的引證是南部關于對稱性自發破缺的研究，這包括了南部的兩個主要貢獻。第一個貢獻就是我們常說的南部-Goldstone定理，這里定理陳述，在相對論性量子場論中，如果理論存在一個連續對稱性-也就是說，決定動力學的邉臃匠叹哂羞@種對稱-且真空態沒有這種對稱性，那么必然存在一個質量為零的標量激發態，這個激發態以粒子的形式表現出來，就是通常說的南部-Goldstone粒子。 南部-Goldstone定理證明起來很形式，卻有很直觀的解釋。在場論中，考慮一個復標量場，相當于兩個實標量場。這個復標量有一個墨西哥帽形狀的勢能函數，如圖。 很明顯，這個勢能具有轉動不變性，用復標量場來描述，轉動變換就是改變場的復角。這個轉動不變性出現在決定動力學的邉臃匠毯湍芰亢瘮担ü?茴D量）中。如果標量場在時空所有的點的值取在墨西哥帽上深谷中的任意一點，轉動不變性就被破壞了。用場論的語言來說，就是標量場的真空期待值破壞了轉動不變性。但是，在時空的任意一個小范圍，我們可以用能量激發標量場，沿著墨西哥帽谷方向激發的態消耗能量最小，其量子就是無質量的南部-Goldstone粒子。垂直于谷方向的激發態有質量，是類似希格斯粒子的量子。 事實上，凝聚態物理中早就有了類似的現象，只不過在凝聚態理論中，對應的場論通常不具備相對論性不變性。在這些理論中，會發生以下有趣的情況，即，兩個被破缺的對稱性可能對應于同一個南部-Goldstone粒子。例子：超流中，伽利略對稱性被破缺，同時一個U(1)對稱性也破缺了，但只有一個對應的粒子。 在凝聚態理論中，零質量粒子被無能隙的準粒子所取代，如流體和固體中的聲子，磁體中的磁振子。磁振子的產生對應于轉動對稱性的破缺。在粒子物理中，最著名的南部-Goldstone粒子是 介子，所對應的對稱性叫手征對稱性。在強相互作用中，手征對稱性（左手粒子的變換和右手粒子的變換都是轉動，但轉動角度相反）是動力學對稱性，但強相互作用的真空破缺了這個對稱性，這樣就有了質量接近于零的介子。 介子有一個比較小的質量，原因是本來的動力學對稱性不是嚴格的，被夸克的質量破壞了。 說到 介子，就必須提到南部和Jona Lasinio在1960年發表的工作。在這個工作中，他們提出了南部-Jona Lasinio模型。這個模型以重子場作為基本場（現在來看是不正確的），重子的質量本來等于零，但他們引進了保持手征對稱的重子自相互作用，這些相互作用使得重子的物理質量不再等于零，從而手征對稱性被動力學破壞了。南部和Jona Lasinio證明，一個零質量的贗標量粒子產生了，他們正確地將這個粒子等同于 介子。雖然南部-Jona Lasinio模型不完全正確，但后來更為正確的夸克理論也實現了他們的建議。因為他們的模型是第一個對稱性動力學破缺模型，他們的工作影響非常大，而且這個模型也經常被用來研究其他類似的現象。這樣，他們的第一篇文章成了粒子物理文獻中引用次數最多的文章之一（近3千次）。 在南部-Jona Lasinio模型中，無質量贗標量場是兩個費米子的復合態，這和上圖中的標量場不同，那是假定的基本場。當然，復合標量場也可以有圖中演示的勢能，甚至是更為復雜的勢能。在量子色動力學中， 介子和其他一些介子都可以看成是兩個夸克的復合標量場，這些標量場的動力學后來被廣泛地研究，這類理論統稱為有效手征模型，因為這些粒子對應于更大的手征對稱性的破缺。非常有意思的是，不同于南部-Jona Lasinio模型，重子（如質子）可以解釋成有效手征模型中的孤立子激發態。 南部-Goldstone粒子不僅出現在強相互作用中，也出現在弱電統一理論中。大型強子對撞機（ＬＨＣ）將要尋找的粒子，希格斯粒子，就和對稱性自發破缺有關。簡單一點說，在弱電統一理論中，有四個內部對稱性，但三個自發破缺了，這樣就會產生三個南部-Goldstone粒子，這些粒子又被三個矢量場所吸收，使得這些矢量場從無質量變成有質量的，這些就是W和Z粒子，實驗上早己發現。剩下的垂直于對稱性方向的標量粒子就是希格斯粒子，它是標準模型中最后一個還沒有被發現的粒子。 有人會問，既然南部因對稱性自發破缺獲得了諾貝爾獎，為什么Goldstone沒有？我的解釋是，一方面，Goldstone的工作的主要應用是弱電統一，希格斯粒子還有待發現，另一方面，南部還研究了對稱性的動力學破缺（由相互作用引起的），這是介子存在的理由。當然，不能排除諾貝爾獎委員會還考慮到南部還提出了夸克的色荷，甚至弦論。 除了上面談到的應用外，南部-Goldstone定理還有更為廣泛的應用，例如，在超對稱理論中，超對稱的破缺會產生零質量的費米子。當然，超對稱還沒有被發現，人們期待LHC會發現超對稱。另外，假如相對論的洛侖茲對稱性被破壞了，還有可能產生自旋為1的零質量粒子。總之，有理由相信，南部的工作在物理學研究的未來還會繼續產生重大影響。 南部的研究對標準粒子模型的建立起到了重要作用，除了上面提到的兩項與對稱破缺有關的研究，他最早提出夸克有色自由度的想法，解決了當時夸克模型中的一個問題。現在我們知道，夸克的色其實還是強相互作用的來源：因為夸克有色，就會不可避免地生成膠子，膠子是非線性的，也就是說它們自身有相互作用。正是這種相互作用使得色單態不能在實驗中分離出來，這就是著名的色禁閉。色禁閉這個概念雖然在物理上是成立的，直到今天我們還不能夠嚴格地證明。當然，計算機已經幫助我們了解了很多色禁閉的性質，例如強子的質量譜。 與強相互作用相關的是對偶共振模型，這是60年代末流行的強相互作用理論。南部第一個指出，對偶共振模型其實是弦的量子理論。出乎他和當時很多人的意料，弦論在過去40年間已經發展成一個龐大的領域，其研究覆蓋量子引力、粒子唯象理論、量子場論甚至宇宙學。有趣的是，在很長一段時間內人們用量子色動力學完全取代了對偶共振理論，但近年來人們利用弦論中的新發現重新回到了用弦理論研究強相互作用，從而派生了一個研究量子色動力學的新分支-用弦論和引力來理解量子色動力學的一些性質。 南部的物理研究以具有深刻的洞察力著稱。我在十幾年前讀過《科學美國人》上的一篇文章，詳細介紹了南部研究的特點。在日本培養出來的最有影響的理論物理學家中，湯川秀樹、朝永振一郎和南部陽一郎的影響最大，三人的研究風格各不相同。南部的特點是，他的工作在當時看起來并不起眼，但若干年后會產生越來越大的影響。Witten過去說過，如果你想知道10年后什么最重要，那么請關注當下南部在研究什么。 直到現在，南部還在研究物理。離開芝大后，我沒有回去過，也沒有在任何地方再見到南部，只好從芝大物理系的主頁上了解他最近的想法。他說，他一直對粒子質量譜中存在的大小等級感興趣，所以還在研究與對稱破缺有關的問題。2002年，他發現關于南部-Goldstone粒子的性質和粒子數反常的定理，這引起他猜測相對論中的洛侖茲對稱性可能被破壞了。他還提到其他幾個研究，這些研究范圍很廣，從弦論的統計物理問題到玻色-愛因斯坦凝聚。由此可見，南部不但還在研究，甚至在研究和目前物理前沿關系密切的問題。我甚至期望，在某些問題上他又一次走在了大家的前面。
