吳健雄——原子彈之母,世界一流物理學家行列的中國女性第一人

吳健雄(美籍華人),著名核物理學家,美國物理學會(APS)歷史上第一位女性會長,是世界最傑出的實驗物理學家之一。堪稱進入世界一流物理學家行列的中國女性第一人,是20世紀華人婦女的傑出代表。她在β衰變研究領域具有世界性的貢獻,被譽為“

東方居里夫人”、“核物理女王”、“物理學第一夫人”。

吳健雄為世界現代物理學發展作出了傑出的貢獻,她在博士在讀期間就參加了製造原子彈的“曼哈頓計劃”,解決了連鎖反應無法延續的重大難題,被人們稱為“原子彈之母”。她還驗證了著名的“弱相互作用下的宇稱不守恆”和“β衰變中矢量流守恆定律”,並先後獲得了各國政府及世界著名大學頒發的榮譽、學位和獎勵等,成為名副其實的“世界物理女王”。

吳健雄——原子彈之母,世界一流物理學家行列的中國女性第一人

吳健雄

中華民國元年(1912年)五月三十一日,吳健雄生於江蘇省蘇州太倉瀏河鎮書香門第的,小名薇薇。祖父吳挹峰,曾在清末中過秀才,受重男輕女思想的影響,起初對身為女孩的吳健雄並不重視。但幼時的薇薇不僅長眉秀目,而且聰明伶俐,特別在詩文背誦、識字和算學方面顯現出頗不尋常的智力,吳挹峰也日漸喜愛這個孫女。她的父親吳仲裔思想開明,提倡男女平等,創辦了明德女子職業補習學校,對吳健雄的成長起了至關重要的作用。得益於父親的開明思想,吳健雄自小就能與其他兄弟一樣讀書識字。

1923年,吳健雄小學畢業後考入蘇州市第二女子師範學校。

1929年,吳健雄以最佳成績於蘇州女師畢業,並被保送南京的中央大學。按規定師範畢業後要先教書服務一年,才能繼續升學,但由於當時規定並沒有那麼嚴格,吳健雄畢業後並沒有去教書,而是進了上海的中國公學,補習自己感到比較弱的課目,為一年後的中大學習奠定堅實的文化基礎。

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少女時代的吳健雄

1930年秋,吳健雄進入中央大學,攻讀數學專業。吳健雄天資聰慧,學習遊刃有餘,利用業餘時間翻閱了一些有關X光、電子、放射性、相對論等方面的書籍,沒想到一下便被倫琴、貝克勒爾、居里夫婦、愛因斯坦等科學巨匠給深深地吸引住了。第二學年便申請轉到了物理學系。

1934年,在施士元的精心指導下,吳健雄撰寫了一篇題為《證明布喇格定律》的優秀畢業論文,獲國立中央大學物理系學士學位,她於1934年離開了母校。畢業之後她受聘到浙江大學任物理系助教,不久進入中央研究院從事研究工作。

1936年,吳健雄進入美國加州大學伯克利分校就讀,師從物理學界巨擘歐內斯特·勞倫斯、塞格瑞、奧本海默等物理學“巨頭”。

在美國長達六十一年之久的生活中,作為一名中國人,吳健雄有著一種深深的中國情結。她始終保持著中式的生活風格,總是穿著高領旗袍,家裡掛著中國字畫,書架上有許多中國古書,在與一些美國密友交談中,時常會說起中國話來。對此,建築大師貝聿銘曾評論到:“

中國人還是中國人”!

吳健雄——原子彈之母,世界一流物理學家行列的中國女性第一人

青年時期的吳健雄

1938年,吳健雄正式開始做原子核物理實驗,這在當時還是一個全新的領域。

1939年,由塞格瑞指導吳健雄進行實驗,研究鈾原子核分裂的產物,其中一項成果,為後來美國製造原子彈的"曼哈頓計劃"提供了關鍵的貢獻。

1940年,獲得物理學博士學位後,她的學位論文發表在物理學界最權威的《物理評論》上。此後,吳健雄繼續在柏克萊做了兩年博士後研究。她的實驗工作是研究鈾元素的分裂產物以及一些元素的放射性同素。

中華民國三十一年(1942年)五月三十日,吳健雄女士在自己三十歲生日的前一天,與袁家騮博士在美國洛杉磯帕沙迪納結婚。次年,吳健雄成為美國常春藤盟校普林斯頓大學有史以來第一位女性教席。夫婦二人也搬到普林斯頓定居。

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吳健雄與袁家騮結婚照

1944年3月,吳健雄前往紐約市哥倫比亞學,作為資深科學家暫時研究,參與濃縮鈾製程,發展y射線探測器。9月,美國在華盛頓州漢福得建立的反應堆原子核連鎖反應遭遇了未知問題,導致原子彈研究停滯不前。當時,吳健雄在原子核物理研究上有著極其重要的成就,吳健雄正式以一個外籍女科學家的身份,受老師勞倫斯、奧本海默之邀,參加美國機密製造原子彈的“曼哈頓計劃”。

當時美國原子彈計劃已進入相當成熟的階段,但面臨兩個比較關鍵的問題:一個是有效引爆的技術問題。另一個則是吳健雄所研究的如何濃縮鈾元素,並使其達到臨界的問題!吳健雄所參與的工作是濃縮鈾的製造,解決鏈式反應無法延續的重大難題!其實驗的成功,直接啟發了核心人物費米,大大縮短了原子彈的試製進程。

1945年7月16日,人類第一顆原子彈試爆成功。它的誕生加速了二戰軸心國的覆滅。日本的提早投降,使得中國戰場上少犧牲了不計其數的中國人。

吳健雄也因此被譽為“

原子彈之母”。但當看到原子彈爆炸所造成的悲慘景象時,使包括吳健雄在內的許多參與研製的科學家都有屠殺生靈的罪疚。當別人問起她做原子彈之事,談起原子彈的摧毀性。她會用近乎懇求的口吻回問:"你認為人類真的會這樣愚昧地自我毀滅嗎?不,不會的。我對人類有信心。我相信有一天我們都會和平地共處。"

1948年,吳健雄受聘為美國物理學會會士。

1950年,吳健雄等發表了一篇關於“散射湮沒輻射的角關聯”的文章,實驗表明具有零角動量的正、負電子對湮沒後發出的兩個光量子,如狄拉克理論所預想,將互成直角而被極化,也證明正電子與負電子的宇稱相反,說明與目前的量子力學並無矛盾。於1952年,任哥倫比亞大學副教授。

吳健雄——原子彈之母,世界一流物理學家行列的中國女性第一人

中年的吳健雄

1956年之前,吳健雄已因在β衰變方面所作過的細緻精密又多種多樣的實驗工作而為核物理學界所熟知,同年,李政道、楊振寧首次提出了"宇稱不守恆定律",但科學界的保守派卻不屑一顧,因為宇稱守恆原本是研究物理的人一致相信的原理之一!但吳健雄卻獨具慧眼,立即領導她的小組進行了一個實驗,在極低溫條件下用強磁場把鈷-60原子核自旋方向極化,而觀察鈷-60原子核β衰變放出的電子的出射方向。他們發現絕大多數電子的出射方向都和鈷-60原子核的自旋方向相反。這個實驗結果證實了弱相互作用中的對稱不守恆,在整個物理學界產生了極為深遠的影響。

吳建雄為了證明楊、李理論的正確性,幾乎整天鑽在實驗室裡,餓了啃個麵包,渴了喝杯牛奶,每天睡眠只有四個小時。1957年1月15日,吳健雄的實驗多次證實了楊振寧、李政道的設想,她將實驗報告整理成論文,寄到了《物理評論》。同日,哥倫比亞大學為這項新的發現史無前例地舉行了一場記者會。第二天,《紐約時報》以頭版報道了吳健雄實驗的結果。吳健雄也接到無數大學和實驗機構的邀請,邀請她去講述她的實驗成果。

但出於種種原因,諾貝爾獎最終只頒發給了楊振寧與李政道兩人。對瑞典皇家科學院的諾貝爾委員會沒有把諾貝爾獎頒給吳健雄,許多大科學家都公開表示了他們的失望和不滿。人們都說,她是被諾貝爾獎虧待的科學家。

1988年諾貝爾獎得主史坦伯格曾評論道:“沒有吳健雄的實驗結果,楊、李二人的理論只能是一種構想,吳健雄的實驗結果改變了這一切。吳健雄應該當之無愧的與他們共享諾貝爾獎。”但她本人從未作出任何回應。次年1月,她在給史坦伯格的祝賀信中寫道:"像你這樣一位近代物理的偉大批評者,所給予我的稱讚,是比任何我所期望或重視的科學獎更有價值的。我的一生,全然投身於弱相互作用方面的研究,也樂在其中。儘管我從來沒有為了得獎而去做研究工作,但是,當我的工作因為某種原因而被人忽視,依然是深深地傷害了我。"

吳健雄——原子彈之母,世界一流物理學家行列的中國女性第一人

吳健雄夫婦

1958年,晉升哥倫比亞大學正教授,同時獲選為普林斯頓大學創校百年來第一位女榮譽博士,同一年她還當選為第一位華裔美國國家科學院院士,被列入《美國科學名人錄》。

1959年1月,獲研究法人組織獎,她也是該項獎有史以來的第一位女性得主,這一年她還得到美國大學婦女協會頒發的年度成就獎,她曾任教的史密斯女子學院頒授她榮譽科學博士。

1963年,吳健雄證明了核β衰變中矢量流守恆定律,是物理學史上第一次由實驗定實電磁相互作用與弱相互作用有密切關係,對後來電弱統一理論的題出起一重要作用。

1966年,吳健雄與物理學家莫茲考斯基合寫的《8衰變》正式出版,被許多物理學生視為經典著作。在羅格斯大學擔任理學院院長的庫勒說:這本書是一定要念的,念不通這本書的人,最好就不要搞物理。

1970年,吳健雄延續她1950年的實驗,完成了一個有關量子力學基本哲學方面的實驗,這方面問題,物理學上叫做"愛因斯坦--波多爾斯--羅森論證"。並於1975年又進行了一個實驗,這些實驗都為量子力學的完備性增加了堅實的實驗證據。同年,吳健雄與合作者發表了一篇論文,報告他們利用鈣的放射性同位素衰變為鈦的一種放射性同位素而放射出電子的實驗。1975年他們又利用硒衰變為氪再進行探究雙t3衰變中輕子數守恆的實驗。這些實驗都為雙t3衰變以及輕子數守恆的理論,增加了相當的精確度。

1972年,起提任普林斯頓大學物理學教授直到1980年退休。

1973年初,美國物理學會召開年會,會上宣佈哥倫比亞大學的吳健雄女士當選為美國物理學會的副會長候選人。次年,被美國科學界授予“今年最優秀科學家”的稱號,她是獲得這項榮譽的第一位女性。

由於長期的戰亂與外交隔閡,直至1973年,吳健雄夫婦才得以回到久違三十七年的祖國。但這時吳健雄的家人卻都不在了。10月15日,周恩來總理還在人民大會堂親自接見了他們,宴會一直延續了六個小時。

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吳健雄獲美國國家科學獎

1975年,吳健雄等又發表了一篇題為“普頓散射的湮沒光子的角關聯以及隱變量”的文章,報道他們測得的在一很寬的散射角範圍內到達符合的康普頓散射光子的角分佈,其結果與假設電子與正電子有相反的宇稱為前提而得到的標準的量子力學計算相符。再次對局部隱變量理論作了否定,從而在更高程度上支持了量子力學的正統法則。同年,吳健雄當選美國物理學會第一任女性會長,獲得美國總統福特在白宮授予她的國家科學勳章,這是美國最高科學榮譽。

1978年,吳健雄在以色列獲沃爾夫獎,獲得沃爾夫基金會首次頒發的高達10萬美元的獎金。這項獎金專門獎勵對科學和人類有特殊貢獻的人,吳建雄是獲得這項獎金的第一位物理學家。

1981年,吳健雄夫婦以臺灣"中研院"院士的身份,向臺灣提出籌建號稱"科學神燈"的第三代同步輻射加速器。從這一年開始的十二年間,夫婦二人共同參與,加速器於1993年10月16日正式啟用。這一成果使中國人在這一領域取得了與美國、歐洲鼎足而立的地位。

1982年,受聘為南京大學、北京大學、中國科學技術大學等校的名譽教授。並在南京大學開辦系統講座,論述了β衰變、宇稱不守恆、穆斯堡爾效應等方面的課題。

1984年10月,吳健雄第一次回到闊別40多年的故鄉,參加母校明德學校恢復校名暨明德樓落成典禮,獨資捐建明德學校紫薇樓。1986年獲得南京大學榮譽博士學位。

1988年,吳健雄以她父親的名義設立了"紐約吳仲裔獎學金基金會",以每年的利息,供明德學校老師發獎金和學生獎學金之用。

1990年,中國科學院紫金山天文臺將國際編號為2752號的小行星命名為“​吳健雄星”。

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吳健雄夫婦與鄧小平會晤

1994年,吳健雄再獲全美華人協會的傑出成就獎,同年,當選為中國科學院外籍院士。並於11月6日,得到意大利政府頒授的艾瑞契科學和平獎。

1997年2月16日,吳健雄院士於紐約病逝,享年85歲。遵照本人遺願,袁家騮親自護送吳健雄的骨灰回大陸,安葬於蘇州太倉瀏河的明德學校紫薇閣旁,墓體設計由貝聿銘任設計顧問。明德學校的科技樓被命名為“吳健雄樓”,由袁家騮捐贈25萬美元作為基建費。

美國傳記作家曾評價道:吳健雄不僅在物理學領域取得了許多重要發現,她還為現代實驗物理學奠定了很高的標準,這個標準永遠不會過時。

諾貝爾獎得主賽格瑞評價吳健雄:為世界頂尖的女性實驗物理學家,她的意志力和對工作的投身,使人聯想到居里夫人,但是她更加的入世、優雅和聰慧。

吳健雄的一生無疑是幸運的,出生在重男輕女思想嚴重的舊社會,卻有一個思想開明的父親,從小便得以接受到良好的教育。有一個志趣相投的丈夫,能與她在科研道路上相互扶持。或許唯一遺憾的,便是曾經原本應該屬於她的諾貝爾獎榮譽,卻失之交臂。卻也難以掩蓋她在科學道路上、在歷史長河中所閃耀出的璀璨光芒,她的名字,也必將那顆以她的名字命名的小行星一樣,永遠熠熠生輝!


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