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吴健雄:核物理女王,原子弹的助产士(为什么说诺贝尔欠她一个道歉?)

 自在飞花轻似烟 2022-07-28 发布于黑龙江

说起“核物理女王”吴健雄,你可能并不熟悉。她是全球最杰出的实验物理学家之一,曾以非美国籍科学家的身份,参与过研究原子弹的曼哈顿计划,后来还成为了美国物理学会历史上第一位女性会长。在核物理研究领域,她对β衰变的研究更是有着世界性的贡献。因此,她也被人们尊称为“东方居里夫人”和“物理学第一夫人”。

  吴健雄的婚姻也很幸福。她嫁给了同为物理学家的袁家骝,相恋相依大半生。值得一提的是,袁家骝的祖父,正是大名鼎鼎的袁世凯。在物理学研究工作中,袁家骝全力支持着妻子,正因如此,吴健雄才有更多精力,去摘取科学研究上的皇冠。

1912年5月31日,吴健雄出生在江苏太仓的一户书香门第。父亲吴仲裔是个开明的知识分子,曾先后加入过蔡元培主办的爱国学社和孙中山领导的同盟会,参与过反对袁世凯的斗争。回到家乡后,他又创办了明德女子职业补习学校,提倡男女平等的思想。

吴健雄虽然是个女孩,但父亲依然按照族谱里对应的“健”字辈,给她起了“健雄”这个名字,还让她从小和其他兄弟一样读书识字。吴健雄说过:“如果没有父亲的鼓励,现在的我可能在中国某地的小学教书。父亲教我做人要做'大我’,而非'小我’。”

15岁那年,吴健雄出于对著名学者胡适的崇拜,前往由胡适担任校长的中国公学听课一年。早前,胡适曾去过她的学校做演讲,主题是《摩登的妇女》,讲妇女应该如何从思想上走出旧的传统。在这次演讲中,年少的吴健雄受益匪浅,思绪潮湃。

  

来到中国公学后,吴健雄卓绝的天资,也引起了胡适的注意。

有一次,胡适在校务会议中说到:

胡适,38岁,中国公学校长,著名学者

这个学期,我发现班上有一位同学非常出色,每次提问都答得好,习题做得好。我教书这么久,从未遇到有哪个学生能对清朝300年思想史理解得那么透彻。这个女学生可真厉害,我要给她100分。

听到胡适这么说,同为中国公学讲师的马君武和杨鸿烈,也立马开口。

马君武,社会教授,著名学者

我的班上也有一位非常杰出的学生,社会学考了100分。

杨鸿烈,历史教授,著名学者

你们的学生不是唯一的好学生,我的班上也有个历史学考100分的好学生。

马君武和杨鸿烈的话,让胡适觉得很惊讶,他直言:“奇怪,怎么一下出了这么多全优生?”

三位老师查了一下,原来他们的好学生是同一个人,正是吴健雄。

胡适曾公开表示,自己这一生最得意、最自豪的事情,便是收了吴健雄这个学生。多年后,吴健雄留学美国,胡适在前往哈佛大学作演讲时,还专程去见了吴健雄,勉励她说:

胡适,47岁,著名学者

你是很聪明的人,千万要尊重自爱,你未来成就不可限量。希望你能利用在外学习的时间,多阅读国外文物,学习科学,使得自己见识高明,做一个博学的人,对国家人民做出贡献。要知道,凡是一流的科学家都是知识渊博的人,因为他们能够取精而用弘,由博而反约,故能大有成功。

1930年,吴健雄考入南京的国立中央大学,也就是今天的南京大学。起初,她入读的是数学系,但慢慢的,她却被有关X光、放射性、相对论等方面的书籍,深深地吸引住了。于是一年后,她转到了物理学系,开始了毕生所爱的事业。

  1934年,毕业后的吴健雄先后在浙江大学和中央研究院工作。后来经导师推荐,又在叔叔的资助下,她于1936年8月从上海外滩启程,计划去美国密歇根大学学习光谱学。不过,她在抵达美国后不久就改变了这个计划。

在去密歇根大学报道前,吴健雄去参观了加州大学伯克利分校,而接待她的,正是袁世凯的孙子,袁家骝。其实,袁家骝也才刚入读这所学校不过三周,而在这之前,他已经取得了燕京大学物理系硕士学位。袁家骝带吴健雄参观了物理系放射性实验室的回旋加速器。当时,这台加速器的发明者,同时也是身为物理学界巨擘的欧内斯特·劳伦斯博士对吴健雄说:

欧内斯特·劳伦斯,35岁,诺贝尔奖物理奖获得者

你对物理有兴趣,核物理刚刚开始,很有发展;而光谱学是一个比较古老的学科,前途不大,你应该留在伯克利。

经过认真思考,吴健雄收起了去密歇根的火车票,留在了加州大学伯克利分校就读,成为欧内斯特·劳伦斯的博士研究生。而在这个学习过程中,她和袁家骝,两位热爱着物理学的中国年轻学者,相爱了。

相恋六年后,也就是1942年,吴健雄和袁家骝举行了婚礼,时间正好是吴健雄30岁生日的前一天。当天拍摄婚礼照片的人,正是他们的好友钱学森博士。

婚后,夫妻俩的生活很是甜蜜。吴健雄曾给朋友通信说:“在三个月共同生活中,我对他了解得更为透彻。他在沉重工作中显现的奉献和爱,赢得我的尊敬和仰慕。我们狂热地相爱着。”

相恋到结婚的这段时间,也是吴健雄事业突飞进展的几年。

1938年,吴健雄正式开始进行原子核物理实验,这在当时还是一个全新的领域。第二年,她又开始研究铀原子核分裂的产物,并成功发现,铀原子在出现核裂变时,会产生对中子具有一定吸收性的放射性同位素氙-135。这为后来美国制造原子弹的“曼哈顿计划”,提供了关键贡献。

  

1940年,吴健雄获得了物理学博士学位,她的学位论文在物理学界最权威的《物理评论》杂志上发表。此时,她是核物理学界一颗冉冉升起的新星,顶尖物理学家劳伦斯、赛格瑞和奥本海默等,都认为她是一流的实验物理学家。

只可惜,在那个时代,身为中国女人的吴健雄很难在大学里面谋职,她只能在实验室继续做研究员。直到1943年,吴健雄才终于获得普林斯顿大学物理系有史以来的第一个女性教席。

就当吴健雄夫妇在美国大学里潜心做研究时,第二次世界大战已经打得白热化了。1942年6月,一个名为“曼哈顿”的原子弹制造计划正式在美国开启。这个改变人类历史的科学计划,集合了当时同盟国许多第一流的科学家。

可在1944年9月,这一计划却因原子核连锁反应的突然中断,陷入了停滞,研究人员一时找不到中子消失影响核爆炸链式反应的原因。“曼哈顿计划”的领导者、核物理学家奥本海默第一时间就想到了吴健雄。要知道,吴健雄在核分裂方面所掌握的实验知识和经验,是无可替代的存在。于是,每次开会讨论核分裂及原子弹相关问题时,他就对助手说:“去叫吴小姐来参加会议,她知道所有关于中子吸收截面的知识。”

在奥本海默的力荐下,吴健雄正式以一个外籍女科学家的身份,加入了美国最高机密制造原子弹的“曼哈顿计划”。

  那时候,吴健雄负责的是最核心、最机密的“原子核分裂反应”工作。后来,她开发出一种能够找回消失中子的装置,推动了原子弹的成功研发。就连奥本海默都亲口承认:“如果没有吴博士的工作,原子弹绝无可能这么快就研发出来。”

1945年7月16日,人类第一颗原子弹在美国新墨西哥州的一个沙漠中试爆成功。它惊人的威力和巨大的蘑菇云,震憾了所有人。三个星期后,两颗原子弹投入日本,直接促成了二战的结束。日本无条件投降,中国人民终于从侵略者的手中解脱了出来。

拥有如此成就,吴健雄因此被称为“原子弹之母”。只是,吴健雄和许多科学家一样,都具有反思精神,生灵涂炭并不是科学研究想要的结果。每每谈起原子弹的摧毁性,她都很痛心。她说过:

吴健雄,33岁,核物理学家

你认为人类真的会这样愚昧地自我毁灭吗?不,不会的。我对人类有信心。我相信有一天我们都会和平地共处。

可是,即便做出如此巨大的贡献,吴健雄仍旧遇到了性别歧视和种族歧视。在原子弹研发的成功篇章里,她被区别对待,不为人所知。直到1992年,哥伦比亚大学在授予她美国理工界最高荣誉的“普宾奖金”时,这个事实才得以公之于众。而吴健雄,也拥有了“第一颗原子弹的助产士”这一称号。

吴健雄依旧默默地工作,不过,她的成就越来越广为人知,陆续获得了很多荣誉和新的工作机会。1948年,她获聘美国物理学会会士;1958年,她获选为普林斯顿大学创校百年来第一位女性荣誉博士;同年,她还当选为第一位华裔美国国家科学院院士。

其实,除了参与“原子弹”制造的核心科研之外,吴健雄对科学界更大的贡献,是用实验证实了李政道和杨振宁首次提出的“宇称不守恒定律”。

  


当时,微观物理学领域有一条颠扑不灭的定理:“宇称守恒定律”。但是,理论物理学家杨振宁和李政道却对这条定理产生了怀疑,提出了“宇称不守恒定律”。问题是,提出的理论,必须要用实验来证明,否则便是空谈。由于没有一个科学家相信这个新的理论能成立,没有人愿意去做实验来验证它。四处碰壁后,杨振宁和李政道找到了华人同胞吴健雄。

起初,吴健雄的老师也极力阻止她做这种毫无意义的实验,但吴健雄敏锐地意识到,这将是等同于“新大陆”一样的重要发现。

当时,吴健雄已经和丈夫袁家骝买好了返回大陆的船票,因为他们离开故乡二十多年了,很想回家看看。可当吴健雄接到杨振宁的电话后,立刻退掉了船票,让袁家骝一个人回国,她孤身一人又回到了纽约。

为了检验宇称是否“守恒”,吴健雄设计了一个实验。不过,这个实验对技术的要求极高,而且还需要在极低温的环境下才能展开进一步的观察,而想要同时达到这两个条件,就必须去位于华盛顿的美国国家标准局做实验才行。于是,吴健雄只能长期往返于华盛顿和纽约之间,每天只睡四小时。

终于,吴健雄的反复实验,证实了弱相互作用中的对称不守恒,并由此得出结论:“β衰变的不对称现象”非常明显。

  1957年1月15日,她将实验报告整理成论文,寄往《物理评论》杂志。哥伦比亚大学也在当天为这项新的发现,史无前例地举行了一场记者会。第二天,《纽约时报》更是在头版报道了吴健雄的实验结果。从这一刻起,传统的“宇称守恒定律”被彻底推翻,整个物理学界为之震惊。

毫无悬念,1957年的诺贝尔物理学奖颁给了“宇称不守恒定律”的理论提出者杨振宁和李政道,他们俩成为了历史上头两位获得诺贝尔科学奖项的中国人。但令人郁闷的是,用实验证实了这一定律的吴健雄,却没能一同分享这份荣誉。

科学界普遍认为,这与当时社会依然严重的性别歧视有关。许多科学家都公开表达了他们的失望和不满。著名的物理学家杰克·斯坦博格就曾仗义直言:

杰克·斯坦博格,67岁,诺贝尔奖物理奖获得者

这次的诺贝尔奖没有吴健雄女士,是不公正的。如果没有吴健雄的实验结果,杨、李二人的理论只能是一种构想;如果没有吴健雄的出现,恐怕这条错误的“宇称守恒定律”将会继续误导世界物理学的研究,从而导致人类探索真相的脚步走向完全错误的方向。她的实验结果改变了这一切。吴健雄应该当之无愧地与他们共享诺贝尔奖。

那时候,吴健雄也听到了很多关于她应该得诺贝尔奖的讨论,但为人低调的她,并没有站出来为自己发声。后来,直到替她发声的杰克·斯坦博格获得了诺贝尔奖,她才在祝贺信中诚恳地说道:

吴健雄,77岁,核物理学家

像你这样一位近代物理的伟大批评者,所给予我的称赞,是比任何我所期望或重视的科学奖更有价值的。我的一生,全然投身于弱相互作用方面的研究,也乐在其中。尽管我从来没有为了得奖而去做研究工作,但是,当我的工作因为某种原因而被人忽视,依然是深深地伤害了我。

  这件事确实令人遗憾。不过,吴健雄依然全身心投入到科研之中,无怨无悔。在这背后,丈夫袁家骝给予了她很多支持。同样作为一位优秀的物理学家,袁家骝也获得过两项美国科技大奖。在吴健雄投身科学的时候,袁家骝则揽过了照顾家庭的担子,做家务,带孩子,让妻子安心。也是因为生活在这般志同道合又幸福甜蜜的家庭中,吴健雄才能不断做出成绩。

在往后的物理学生涯中,吴健雄突破性地证明了核β衰变中矢量流守恒定律;接着,她又写出了物理学经典著作《β衰变》。接连创造实验物理学历史性突破的吴健雄,在1975年当选美国物理学会的会长,被时任美国总统福特授予国家科学勋章。

她的一生,拿到了除却诺贝尔奖以外的几乎所有科学类大奖。既是华人之光,也是女性之光。

遗憾的是,由于种种原因,吴健雄夫妇俩直到1973年,才得以一起回到睽违37年的祖国,并获得了周恩来总理的亲自接见。1994年,吴健雄入选中国科学院第一批外籍院士。她的后半生,也为中国的科学与教育事业,投入了不少精力。

1997年2月16日,吴健雄院士于纽约病逝,享年85岁。丈夫袁家骝亲自护送她的骨灰回到祖国大陆,安葬在家乡苏州太仓。

  相比同时代的女性,吴健雄是幸福的。她的生活简单而又平静,接受到了最好的教育,又在科研领域中开辟出自己的一席之地。她是一位物理学天才,把所有的精力都放在了科学研究上,不断突破,不断作出贡献。

诺贝尔奖得主赛格瑞在评价吴健雄时,是这样说的:“她是一位世界顶尖的女性实验物理学家,她的意志力和对工作的投身,使人联想到居里夫人,但是她更加地入世、优雅和聪慧。”

作为科学家的吴健雄,属于中国,也属于全世界。虽然“华人女性”这个身份,让她在职业生涯中受到了一定阻碍,甚至错失了诺贝尔奖,但是,她的光芒是如此之耀眼,依然照亮了整个科学世界。

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