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吳健雄
出生 (1912-05-31)1912年5月31日
逝世 1997年2月16日(1997-02-16)(84歲)
国籍 美籍華裔
别名 東方居禮夫人
职业 物理学家
知名于

吳健雄(英语:Chien-Shiung Wu;1912年5月31日-1997年2月16日),美籍華裔物理學家,在核物理學领域有卓越貢獻。

  • 生長在傳統思想的時代,並沒有阻礙吳健雄在科學界的雄心
  • 巾幗不讓鬚眉的吳健雄,也有一顆對愛情充滿憧憬的心 --- 最終,反對袁世凱的革命者女兒,嫁給了袁世凱的孫子
  • 雄心壯志受阻,盛名之前的那段日子
  • 1957年吳健雄為何沒得諾貝爾物理獎?

傳統的時代,阻擋不了雄心壯志的吳健雄

吳健雄是江蘇太倉瀏河人,出生於上海市。父親吳仲裔,年輕時曾入清末洋務派重要人物盛宣懷倡議設立的南洋公學(即交通大学沪校前身),母親樊復華;吳氏家族在吳健雄這一輩以健字排行,第二個名字則以「英雄健豪」順次採用。吳健雄上有哥哥吳健英,下有弟弟健豪[1]

吳仲裔的開明思想和過人識見,給予吳健雄很深刻的影響。吳健雄高中畢業,其父親給了她一本大學物理教科書,她在暑假裡唸完,從此喜歡上了物理[1][2]

12歲那年(1924年),吳健雄考進離開家鄉五十里以外的蘇州第二女子師範,接受了六年教育[1]

18歲那年(1930年),吳健雄考進中央大學數學系就讀,一年以後轉到自己比較有興趣的物理系。吳健雄在中央大學的同學都說,她在科學方面顯現出過人的才分,閉門苦讀和求學十分認真,對科學的知識涉獵也廣[1][2]

24歲那年(1936年),吳健雄得到她叔父吳琢之的支助,申請到美國密西根大學去進修。她在8月24日到達美國舊金山之後,有一件影響她一生成就的重大決斷行動[1][2]

吳健雄在舊金山是為了要拜訪她的一位林姓女同學,本來只準備停留一個禮拜,但是她經由當時一位中國學生會會長的介紹,由早幾個禮拜到達柏克萊,也是唸物理的的袁家騮領著參觀了柏克萊的物理實驗設備,結果她決定留在美國西岸的這個朝氣蓬勃的科學新天地。

吳健雄心意既定,便由袁家騮陪同著去見了加州大學柏克萊分校的物理系主任柏基(R.Birge)。柏基雖然是一個十分挑剔、小心眼、對於外國人、特別是對於中國人、女性和任何英文有外國腔的人,都有著很強的偏見,但是他看出吳健雄不凡的物理天分,因此雖然已經開學,柏基還是特別破例接受吳健雄的申請,讓她進入柏克萊物理研究所就讀。 吳健雄捨不得離開家人 越洋去追求她的夢想;她在搭往美國的船艙後方哭濕了一整條手帕。殊不知,這竟然是與家人的最後一面。更不知,在國外,另一段緣分,已有了開花的徵兆[3]

吳健雄的改變心意留在柏克萊進修,對她後來一生的科學成就有著極其關鍵的影響,可以說是一個極有眼光的抉擇,奠定了她日後在物理科學界的成就:[1][2]

  • 28歲那年(1940年),吳健雄獲得柏克萊的物理博士學位。
  • 1946 -- 1956年期間,她以一系列β衰變方面的精密實驗,讓李政道楊振寧在1957年得到諾貝爾物理學獎,也使她成為研究β衰變的世界權威。
  • 她在中國國內享有「東方居禮夫人」的稱號。

吳健雄的愛情故事

1924年 - 1930年 在蘇州第二女子師範的六年教育之中,認識了中國著名學者胡適,受到胡適的影響甚深:[1][4]

  • 在吳健雄和胡適的交誼中,雖然他們確實曾經通信,吳健雄在上海的中研院工作之時,以及後來赴美留學,胡適也都曾經探視過她,對于吳健雄確實是相當照顧。
  • 吳健雄對胡適的仰慕情懷,及至後來胡適對吳健雄的激賞和照顧,雖然都沒有超過他們師生的情誼,但是以當時年僅十七歲吳健雄的人生經驗來作衡量,加上再看後來她和胡適來往的信函,毫無疑問,這一個因師生而起始的情誼,對于青春時期吳健雄在愛情方面,無疑是有著相當重要的影響。

吳健雄真正的愛情故事,是1936年她由中國上海坐船到美國加州舊金山,決定留在柏克萊念書後才開始的[4]

1936年,帶著吳健雄到柏克萊物理系參觀,進而改變了吳健雄原本東去計劃,留在柏克萊念書的,即是袁家騮。袁家騮的父親袁克文袁世凱的庶出兒子。胡適曾三次到蘇州女子師範學校講座。每一次講座,吳健雄都到場聽講。第三次講座時,她向胡適提問:「維新變法既然是好事,為何又遭彈壓呢?」胡適很耐心地告訴她:「因為袁世凱的告密,使得維新變法受到鎮壓。」吳健雄聽到此處時,在心中不禁大罵袁世凱。不過,命運真的很神奇,吳健雄大罵過袁世凱,她的父親、叔父也都參加過倒袁的二次革命,結果,她多年後所嫁之人,竟是袁世凱的孫子——袁家騮[3]

吳健雄由于才貌出眾,她總是穿著中國式的高領旗袍,十分正式。她在柏克萊的物理研究所念書時,受到許多人的愛慕,除了袁家騮之外,追求她的同學,可以確定的至少還有兩位[4]

當時的袁家騮,在1937年已轉學去了洛杉磯地區的加州理工學院,雖然吳健雄和袁家騮兩人還有來往,但是由于時空的距離,有一陣子,他們的情誼是比較疏遠了一些。

其中一位追求者便是後來在美國高能物理界享有盛名,創立美國費米國家實驗室的威爾森(Robert Wilson)。

另外一位追求者是一位名叫史丹利‧法蘭柯(Stanley Frankel)的年輕人。史丹利在研究所中是跟隨奧本海默一塊工作的理論學家,他有著猶太血統,是一位相當聰明的年輕科學家;吳健雄曾經和他單獨出游,他也曾經教吳健雄開汽車。這都是戀愛中的年輕人之間,相當尋常的事情。

到了1940年以後,吳健雄和袁家騮的感情漸趨穩定。有一次,吳健雄到加州理工學院去和袁家騮見面,史丹利大概心情不好,跑去找吳健雄的一位好友喝酒[4]

1942年5月30日,吳健雄和袁家騮在加州理工學院所在的洛杉磯帕沙迪納結婚,日期是1942年5月30日,這一天也正好是吳健雄陽歷30歲生日的前一天:

  • 婚禮是在袁家騮的指導教授密立根家中舉行。密立根是因測量出電子的帶電荷而獲得諾貝爾獎的美國大科學家,當時是加州理工學院校長,因此有一個很大的住宅。
  • 由于時值二次大戰,加上美日太平洋戰爭也已爆發,吳、袁兩人在中國的親人都不能來參加,因此婚禮由密立根替他們主婚。

撞到學術隱形天花板

  • 吳健雄和袁家騮在婚後搬到了美國東部,袁家騮在美國無線電公司從事戰時的雷達研究,這和袁家騮很早培養的對無線電的愛好很匹配;吳健雄則去史密斯學院當起了教書匠,這並不完全與吳健雄的雄心大志吻合[5]
    • 史密斯學院以教學為主,沒有足夠的經費支持吳健雄的研究;一下子失去了柏克萊式的研究氛圍,讓野心勃勃的她頗感失落。
  • 但是另一方面,新婚的甜美依舊,因為她的丈事業上優秀、生活上體貼。那兩年日子確實比較輕鬆悠閒[5]
  • 儘管無研究實驗可做,吳健雄未丟掉看物理文獻和參加學術會議的習慣,始終跟著科學的步伐。第二年(1943年),吳健雄終於拿到普林斯頓大學該校有史以來第一位女講師的工作。然而,她的聘書姍姍來遲,因為系主任自己也沒有想到,在普林斯頓僱傭一位女教員會是如此艱難[5]
    • 其實,在更早以前,吳健雄自加州柏克萊大學得到博士學位後,又做了兩年博士後研究(1940-1942年),表現十分出色,但依舊無法取得教職,原因就在於,當時美國頂尖的研究大學中沒有學校聘任女性的物理教師[2]
  • 然而,即便在大名鼎鼎的學術重鎮普林斯頓,吳健雄還是有懷才不遇之感,因為她的主要工作是教海軍軍官,而不是研究實驗物理[5]
  • 吳健雄專門教書的日子隨著戰時與原子彈有關的研究需要她而結束了。1944年3月,她去了哥倫比亞大學,帶著用這種方式幫助中國對日戰爭的信念,帶著戰後返回中國的計劃,來到杜威曾經教過書、胡適曾經念過書的這所名校。誰知,她在哥倫比亞一待就待到退休[2]
    • 因為女性和華裔的身分,吳健雄當時在哥大並沒有享有應有的待遇。
    • 在哥大8年,1952年吳健雄終於獲得支持,成為哥大物理系永久聘任資格的副教授。當時她早已是β衰變研究方面的權威,從事世界第一流的研究。
    • 相較加州柏克萊大學,哥大雖然未能將她視同一般男性的科學家給予同等待遇,但聘任女教授已經是走在時代的尖端。

學術研究的主要成就:

對「曼哈顿工程」的貢獻

  • 1944年9月27日,大物理學家費米華盛頓州建立的反應器如期開始運作。主其事的費米和惠勒(J. Wheeler)觀察到這個反應器裡的原子核連鎖反應開頭進行得很好,但是幾個小時後便停止了,在停止之後幾個鐘頭又會自動的恢復,是與時間相關的一種變化,於是懷疑是反應中的某種產物,會吸收大部份中子而造成反應停止[1]
  • 由於吳健雄在柏克萊時代曾經做過一項實驗,就是研究這一方面中子的吸收作用,於是費米便去找吳健雄那篇論文,看了那篇論文之後,核反應中子吸收的問題便解決了,才使得製造原子彈的「曼哈頓計劃」順利的發展,得以於1945年7月16日在新墨西哥州的沙漠中試爆成功[1]
  • 也因為這工程成功順利地運作,讓吳健雄在世界二次大戰時「間接殺了30萬日本人」![1][3]

「宇称不守恒」與「β衰变」

  • 在這個世界上,您覺得是左撇子多,還是右撇子多?一般人可能會認為「一樣多」,或是「幾乎一樣多」[6]
  • 諾貝爾物理學獎得主楊振寧,在他的得獎致詞中說:「左右對稱,是與人類文明一樣古老的觀念。自然界是否具有這樣一種對稱性,過去的哲學家們一直爭論不休……然而,物理定律過去卻一直顯示出左右之間的完全對稱性。」[6]
  • 這個左右對稱的觀念,卻因為楊振寧和李政道共同發表的論文,受到了挑戰。可是,理論必須靠實驗來印證,主導這個實驗的,其中之一就是實驗物理學家吳健雄。她所作的著名實驗,即是鈷-60原子核的β(Beta)衰變實驗[6]
  • 吳健雄的實驗,簡單來說,就是在溫度非常低的環境下,準備兩套裝置,其中一套,讓鈷-60的原子核的自旋方向是轉向左旋,另一套是轉向右旋。結果發現一套裝置會放射電子,另一套完全不會,這驗證了左右不對稱。這個實驗當時非常轟動,也登上了紐約時報的頭版;更證明了楊振寧和李政道的理論,以致兩人隨後獲得1957年的諾貝爾[6]

1957年吳健雄為何沒得諾貝爾物理獎?

1956年吳健雄的β衰變實驗,驗證了弱相互作用下的宇稱不守恆。1957年,諾貝爾評委會把物理獎頒給提出該理論的李政道和楊振寧,而驗證理論的吳健雄未能同時得獎,為什麼?[7][8][9]

  • 一個理論,來源於實驗,之後還需實驗驗證。李楊(即李政道和楊振寧的簡稱,以下同)提出的理論的正確性需要實驗來驗證,吳健雄功不可沒。
  • 李楊那篇獲獎文章在1956年6月22日才寄達美國最權威的物理期刊《物理評論》,10月1日刊出。
  • 吳健雄和李政道同在哥倫比亞大學物理系,李政道找到吳健雄,與之討論新理論的實驗可行性。吳健雄決定在1956年6月份就開始準備做β衰變實驗,來驗證弱相互作用下的宇稱是否守恆。
  • 吳健䧺做實驗非常嚴謹,確認了很多次,終於在1957年1月15日,吳健雄的實驗結果的文章寄達《物理評論》。吳健雄是用β衰變體系來做實驗。
  • 與之同時寄達的還有加爾文小組的實驗報告,同樣也驗證了弱相互作用下宇稱不守恆。加爾文是 π-μ-e 衰變體系來做實驗。
    • 加爾文在實驗報告中表示,他們是在1957年1月4日聽到吳健雄的實驗結果後才開始實驗,3天後得到結果,1月8日結束實驗。整個過程只用了4天。加爾文寫好實驗報告後,等吳健雄的報告寄出,他們的報告才郵走。兩份實驗報告同時寄達雜誌社,1957年2月15日,同時發表在《物理評論》上。
  • 一個諾貝爾獎項,最多頒給3人 ...
    • 究竟誰擁有實驗的優先權?要按實驗報告寄達雜誌社的時間為準,即報告的收稿日期為準。雖然兩個實驗開始時間相差很大,出最初成果的時間也不相同,但是其結果報告卻擁有相同的收稿時間,所以具有一樣的優先權。
    • 1957年的諾貝爾物理獎,除了李楊外,只剩一個名額 ... 而吳健雄沒能獨占實驗優先權,與獎項失之交臂。
  • 1957年吳健雄為何沒得諾貝爾物理獎?究其原因,和吳健雄治學過於嚴謹有關。

東方居禮夫人

吳健雄是β衰变方面的専家,也獲得盛名,也因此,吳健雄贏得了「東方居禮夫人」的稱號。她雖未能得到諾貝爾獎,但瑞典皇家科学院應頒予她諾貝爾奬40%的獎金,李楊各30%,如何説呢?[10]

  • 李政道和楊振寧兩位物理大師,因為發現弱相互作用中的宇稱不守恒而榮獲諾貝爾物理學獎;後來因誰提出了原創思想,倆人因而爭論了一輩子。對此,李政道說這源自他1956年4月的想法。然而要客觀看待歷史,就不能只看一個人怎麽講。
  • 回朔到1956年4月的羅切斯特會議上,大家在討論想解決 Tau-Theta 之謎,即 Tau 和 Theta 這兩種粒子倒底是不是同一種粒子,因為這兩種粒子其他性質都相同,唯獨表現出不同的宇稱。
    • 於是會議上許多人,包括蓋爾曼費曼、實驗物理學家 Martin Block 等人質疑宇稱是否守恒。
    • 費曼的回憶裡也提到了他代表 Block 向李政道提問:”如果宇稱守恒定則錯了,結果會怎樣?“ 對此,李政道給了一個很複雜的回答,連費曼都沒有聽懂。可見當時李政道對這個答案也不確定。
    • 楊振寧還特別提到他從幾個不同角度審視了宇稱不守恒,但尚未得出結論。
    • 事實上,在此之前李楊已經發表了兩篇文章試圖解釋這個現象,當然都尚未涉及宇稱不守恒。
  • 所以,質疑宇稱不守恒,恐怕是這個會議上集體討論使與會者受到的啟發,產生這一想法的人,絕對不止一個。也就是說,其實並非李楊二位的獨創。但是這些討論,應該促進了李楊進一步往宇稱不守恒的方向考慮。
  • 所以從某種意義上說,李楊這二位爭論誰是第一個提出宇稱不守恒的想法並無意義,因為他們其實都在這次會議上受到了的啟發,也不止一位與會者產生了這樣的質疑。
  • 最關鍵、最重要的是必須要有實驗來支持宇稱不守恒理論,而吳健雄的钴60(60Co)β衰变的實驗證實了宇称不守恒,在這個論證中做出了決定性的貢獻。
  • 所以平心而論,瑞典皇家科学院應頒予吳健雄諾貝爾奬40%的獎金,李政道、楊振寧各30%,也沒有不公平合理吧[10]!

视频

古今中外的传奇女性 “东方居里夫人”吴健雄
“东方居里夫人”吴健雄

外部連結

參考文獻