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从炸药鼻祖阿尔弗雷德·诺贝尔（Alfred Nobel）在1895年通过遗嘱设立，并于1901年首次颁发以来，诺贝尔奖每年都会见证并奖励几项造福人类的科学进展，以及数位创造卓越的科学家（一战与二战期间诺贝尔奖曾数次中断颁发）。 不过按照现行的评奖规则，诺贝尔奖的每个奖项最多都只能有三名获奖者。这条评奖规则使得许多同样做出了极大贡献的候选人无缘此殊荣。 但抛开规则限制，在诺奖的百年历史中确实有过严重的不公。其中有一次发生在二战期间。 理应获奖的她们 丽丝·迈特纳 丽丝·迈特纳（Lise Meitner）是奠定核裂变研究基础的重要科学家之一，却从未获得诺贝尔奖。1944年的诺贝尔化学奖颁给了纳粹科学家奥托·哈恩（Otto Hahn），表彰其发现核裂变这一重大成果。 但事实是他曾经的合作者——犹太科学家丽丝·迈特纳才是真正核裂变的发现者。纳粹德国的政治阴霾下，整个犹太民族都在遭受着巨大苦难，而这位把一生都交给科学，同时也是坚定的和平主义者的犹太女科学家，不仅从未获得诺贝尔奖，更是被迫离开了德国。 另一次重大的不公，也是非常难以理解的不公，产生于1957年的诺贝尔物理学奖——杨振宁和李政道提出的宇称不守恒定律帮助他们斩获大奖。 但我们需要深究一点：一项重大科学研究（尤其是物理学领域）往往是由理论模型和实验探究组成的。只有观测到实验现象，我们才能验证、证实或反驳某个理论。 而宇称不守恒定律的实验验证者吴健雄，却根本没有被诺奖委员会放入这一重大研究的贡献者队列。 这位被誉为“核物理女王”的华裔实验物理学家与美国国家标准局的科学家们一起得到了能证明亚原子间弱相互作用中的宇称不守恒的第一个实验证据，从而成为首位荣获美国研究合作奖（Research Corporation Award）的女性。 吴健雄在美国哥伦比亚大学的实验室中 什么是宇称守恒 所谓的“宇称”可以理解为“左右对称”或“左右交换”，而所谓的“宇称不变性”就是“左右交换不变”，或者说“镜像与原物对称”。镜像对称普遍存在于自然界的事物中，而在物理学中，对称性具有更为深刻的含义，它指的是物理规律在某种变换下的不变性。 物理学家们在很长一段时间内都认为所有自然规律在镜像反演下都保持不变。以牛顿运动定律的实验为例，如果我们为整个实验摆放一面镜子，那么我们在镜中看到的物理规律与实际规律完全相同。镜中的运动小球除了运动方向与真实小球相反，其他规律都是一致的。这就是所谓的力学规律对于镜像反演不变，具有空间反演不变性。 麦克斯韦方程组和薛定谔方程也都具有此性质。而物理学家们也引入了“宇称”概念去描述与空间反演对称性相联系的物理量。 “宇称守恒定律”由镜像对称性引伸而来，它指的是在任何情况下，任何粒子的镜象与该粒子除自旋方向（相当于牛顿运动定律实验中的小球运动方向）外，具有完全相同的性质。宇称守恒性已经被证实适用于所有强相互作用、电磁相互作用和引力相互作用。 所谓的宇称不守恒是相对于宇称守恒而言的。粒子会在强相互作用、电磁相互作用或弱相互作用下衰变，当它们衰变时会产生“子”粒子。如果这种衰变过程与它的镜像衰变过程在所有方面都相同，则宇称（P对称）守恒；如果二者是以不同的速率或不同的性质发生的，则宇称不守恒。 她第一个证明了宇称不守恒 20世纪50年代，物理学家们努力探索着构成我们宇宙的粒子的基本性质。理论物理学家李政道和杨振宁怀疑，弱相互作用可能会破坏镜像对称。 重核中β衰变的示意图。β衰变是通过弱相互作用发生的衰变，将中子转化为质子、电子和反电子中微子 原子核有一个固有的角动量(或自旋)，也有一个自旋轴。我们可以用大拇指充当自旋轴，然后用其余手指描述粒子角动量的方向（螺旋法则）。在李杨二位看来，如果β衰变出来的一个“子”粒子（比如电子），表现出顺着或逆着自旋轴衰变的偏好，则宇称对称性被破坏；如果没有偏好，则宇称守恒。 1956年，吴健雄把这个想法付诸实验检验。通过观察β衰变，她发现这个过程本质上是手性而非镜像对称的。 如果宇称守恒，那么介子和反介子应该意味是沿相反方向自旋并沿同个轴衰变。但显然上图所呈现并非这种镜像式的反演对称，介子和反介子沿着同一个方向自旋，朝着同一方向发射相反电荷的电子。 我们现在知道中微子明显破坏了镜像对称，但在它被探测到之前，是吴健雄的发现为弱相互作用的宇称不守恒提供了实验验证。但如此关键的工作只是为李、杨二位理论提出者斩获诺奖做了嫁衣，它的贡献者吴女士如同被委员会遗忘了一般离奇地无缘大奖。 另外值得一提的是，迄今为止历史上也只有3名女物理学家——玛丽·居里（Marie Curie）(1903年)、玛丽亚·格佩特-梅耶（Maria Goeppert-Mayer）(1963年)和唐娜·斯特里克兰（Donna Strickland，2018年 )获得诺贝尔奖。 |
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