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纪念吴健雄 | 江南小镇走出的中国姑娘,如何成为世界“物理女王”?

 千冰室 2022-07-04 发布于四川

今天是“世界物理女王”吴健雄先生诞辰110周年的纪念日。1912年的今天,吴健雄出生于江苏太仓,从此开始了在世界物理史书写传奇的一生。

纪念吴健雄 | 江南小镇走出的中国姑娘,如何成为世界“物理女王”?

吴健雄 图源:东南大学吴健雄学院

与众不同的女学生

吴健雄的与众不同,似乎在名字中就有预示。她这一代在家谱中是“健”字辈,兄弟姐妹四人以“英雄豪杰”为名,她就这样得到了“建雄”这个颇为男性化的名字。有人劝她父亲吴仲裔给女儿改名,父亲却说:“当今的中国女孩,多一些男性的阳刚之气,又有什么不好?”

吴仲裔的思想之开明不仅于此,他坚决反对缠足,支持女子读书,还亲自在镇上创办了一所女校。这样的家庭氛围赋予了吴健雄巾帼不让须眉的性格,听父亲讲的科学家故事又培养起了她对科学的兴趣。

吴健雄中学毕业后进入上海中国公学,在这里得到了校长胡适的赏识,两人结下师生之缘。此后,又进入南京中央大学(现东南大学)攻读物理,毕业后在浙大做了一年助教。

1935年,经胡适推荐,吴健雄来到上海的中央研究院物理所担任助手。负责指导她的是中国的第一个物理学女博士顾静徽,她比吴健雄年长12岁,考取清华庚款留美,获得密歇根大学物理学博士学位后回国任教,曾担任南开大学物理系主任。

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话剧《春逝》讲述了这段民国版“girls help girls”的故事 图源:“话剧九人”微信公众号

当时物理所资金短缺,无法提供先进的实验设备,也不能即时得知国外的最新研究动态。于是顾静徽主动提出可以联系密歇根大学的师友,推荐吴健雄前去留学。1936年,在叔叔吴琢之的资助下,吴健雄启程赴美。

成为“物理女王”之路

吴健雄在前去密歇根大学的路上,在旧金山认识了加州大学伯克利分校的袁家骝,也是后来她事业和生活的终身伴侣。袁家骝带着她参观了加州大学,国际一流的先进科技装置、物理系种类不同的实验室、国际顶尖水平的物理学教授,让吴健雄认为此处是她梦寐以求的科学“圣地”。于是,她改变初衷,产生了转学加州大学伯克利分校的强烈愿望。

可当时已经开学,加之加州大学主政物理学院的主任对外国学生深怀有偏见,尤其是对中国人与女性。但吴健雄毫不气馁,在袁家骝的陪同下凭着年轻人的真诚与勇气,来到主任办公室面试。果然,几番交谈之后让主任对她刮目相看:吴健雄扎实的物理学基础知识和言谈流露出的才华潜力,消除了他的偏见,同意了吴健雄的转学请求。

博士生学习期间,吴健雄研究了带电粒子减速时产生的电磁辐射,以及铀原子核裂变产生的氙的放射性同位素。1940年6月,她以优异成绩获得博士学位。

在辐射实验室做了一段短暂的博士后研究后,吴健雄搬到了东海岸,先后任教于史密斯学院和普林斯顿大学。1944年,吴健雄成为哥伦比亚大学的一名科学家,并加入了美国制造原子弹的“曼哈顿计划”。作为团队成员,她帮助开发了利用气体扩散将铀原子分离成带电铀235和铀238同位素的过程。这项工作最终产生了浓缩铀,这是核反应的关键。

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2020年美国《时代周刊》推举世纪年度女性,选定吴健雄为1945年年度女性。该刊写道:“当人们被问及曼哈顿计划和它所制造的武器时,很少有人会想起吴健雄这个名字。但如果没有这位物理学家,这个项目可能会失败,甚至第二次世界大战可能会拖迟延长到1946年以后才结束。” 图源:@中国日报

第二次世界大战后,吴健雄留在了哥伦比亚大学,专注于β衰变的放射性过程的研究。她研究了β粒子在放射性衰变过程中从原子核中发射出的快速移动的电子或正电子。

据吴健雄的孙女讲,建造世界第一座实用核反应堆的恩里科·费米当初因为“停机”困惑也曾请教过吴健雄,之后才解决了“核裂变副产品氙135污染”的问题。

吴健雄“每临大事有静气”。1941年有篇关于她的核裂变研究文章,称她为“身材娇小的中国姑娘”,看上去“像是个演员、艺术家或者追求西方文化的富家小姐”,但实际上,她“竟然是当代β衰变研究的权威” !

打破

“牢不可破的定律”

当时,在全美排名前20的研究型大学中,没有任何一位女性物理学教授。但是,吴健雄从不因自己的国籍或性别而甘居人后。1965年,她在演讲中大胆提倡科学界应该包容更多的职业女性。不久,在出席麻省理工学院召开的关于科学和工程领域中的妇女研讨会时,吴健雄抨击了把科学视为男性领域的“牢不可破的传统观念”,并质问:原子或DNA分子难道也像我们的社会这样“对男性或女性有偏袒”?

20世纪50年代中期,宇宙左右对称性即宇称守恒,被认为是无可辩驳的事实。但理论物理学家杨振宁和李政道认为宇称在弱相互作用中可能不守恒,为此他们向吴健雄寻求合作。后来杨振宁表示,吴健雄是唯一的理解到验证他们理论的紧迫性和重要性的人。

通过观察钴-60原子的衰变,吴健雄测量了辐射强度随辐射方向的变化,并想出了让钴-60原子都朝同一方向旋转从而提高准确性的方法。她观察到更多的粒子朝与原子核自转方向相反的方向飞离。宇称守恒定律预言,原子会以对称的方式发射粒子,但吴健雄的观察意味着“定律”并不成立,她发现了宇称不守恒。

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吴健雄做物理实验向来以精准著称 图源:科普苏州

这一突破性的成就奠定了吴健雄作为世界一流实验物理学家的地位,也帮助杨振宁和李政道站上了诺贝尔物理学奖领奖台。然而,吴健雄的贡献却被忽视了,这导致很多科学家表示不满,这也成为诺贝尔历史上的一大悬案。

吴健雄本人对此从未公开表露过意见。后来,她在一封信中写道:

“我的一生全然投身于弱相互作用方面的研究,也乐在其中。尽管我从来没有为得奖去做研究工作,但是,当我的工作因某种原因而被人忽视,依然是深深地伤害了我。”

“卓越的世界公民

和一个永远的中国人”

尽管与诺奖失之交臂,但吴健雄依然用杰出的工作与成就把自己的名字刻在了世界物理史上。1975年,吴健雄成为美国物理学会的第一位女性会长,同年获美国最高科学荣誉——国家科学勋章。1990年,紫金山天文台以她的名字命名了2752号小行星。1994年,当选中国科学院首批外籍院士。

世事变迁,晚年的吴健雄终于得以回到家乡。她多次回国访问讲学,关心祖国的科学和教育事业,在母校东南大学设立了吴健雄、袁家骝奖,奖励年轻有为的教师,还设立了“吴健雄实验室”。

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2021年2月11日,美国邮政总局发行永久邮票,以纪念20世纪最具影响力的核物理学家之一吴健雄 图源:科普时报

1997年,85岁高龄的吴健雄在家中因病去世。根据遗嘱,丈夫袁家骝将她的骨灰带回了浏河镇。在她的墓碑上,《吴健雄》作者江才健题写道:

“这里安葬着,世界最杰出女性物理学家——吴健雄(1912-1997);她一生绵长深刻的科学工作,展现了深思力作和真知洞见;她的意志力和对工作的投入,使人联想到居里夫人;她的入世、优雅和聪慧,辉映着诚挚爱心和坚毅睿智;她是卓越的世界公民,和一个永远的中国人。”

来源:中国科普网 综编

编辑:毛梦囡

审核:王飞

终审:陈磊

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