吴健雄——原子弹之母,世界一流物理学家行列的中国女性第一人

吴健雄(美籍华人),著名核物理学家,美国物理学会(APS)历史上第一位女性会长,是世界最杰出的实验物理学家之一。堪称进入世界一流物理学家行列的中国女性第一人,是20世纪华人妇女的杰出代表。她在β衰变研究领域具有世界性的贡献,被誉为“

东方居里夫人”、“核物理女王”、“物理学第一夫人”。

吴健雄为世界现代物理学发展作出了杰出的贡献,她在博士在读期间就参加了制造原子弹的“曼哈顿计划”,解决了连锁反应无法延续的重大难题,被人们称为“原子弹之母”。她还验证了著名的“弱相互作用下的宇称不守恒”和“β衰变中矢量流守恒定律”,并先后获得了各国政府及世界著名大学颁发的荣誉、学位和奖励等,成为名副其实的“世界物理女王”。

吴健雄——原子弹之母,世界一流物理学家行列的中国女性第一人

吴健雄

中华民国元年(1912年)五月三十一日,吴健雄生于江苏省苏州太仓浏河镇书香门第的,小名薇薇。祖父吴挹峰,曾在清末中过秀才,受重男轻女思想的影响,起初对身为女孩的吴健雄并不重视。但幼时的薇薇不仅长眉秀目,而且聪明伶俐,特别在诗文背诵、识字和算学方面显现出颇不寻常的智力,吴挹峰也日渐喜爱这个孙女。她的父亲吴仲裔思想开明,提倡男女平等,创办了明德女子职业补习学校,对吴健雄的成长起了至关重要的作用。得益于父亲的开明思想,吴健雄自小就能与其他兄弟一样读书识字。

1923年,吴健雄小学毕业后考入苏州市第二女子师范学校。

1929年,吴健雄以最佳成绩于苏州女师毕业,并被保送南京的中央大学。按规定师范毕业后要先教书服务一年,才能继续升学,但由于当时规定并没有那么严格,吴健雄毕业后并没有去教书,而是进了上海的中国公学,补习自己感到比较弱的课目,为一年后的中大学习奠定坚实的文化基础。

吴健雄——原子弹之母,世界一流物理学家行列的中国女性第一人

少女时代的吴健雄

1930年秋,吴健雄进入中央大学,攻读数学专业。吴健雄天资聪慧,学习游刃有余,利用业余时间翻阅了一些有关X光、电子、放射性、相对论等方面的书籍,没想到一下便被伦琴、贝克勒尔、居里夫妇、爱因斯坦等科学巨匠给深深地吸引住了。第二学年便申请转到了物理学系。

1934年,在施士元的精心指导下,吴健雄撰写了一篇题为《证明布喇格定律》的优秀毕业论文,获国立中央大学物理系学士学位,她于1934年离开了母校。毕业之后她受聘到浙江大学任物理系助教,不久进入中央研究院从事研究工作。

1936年,吴健雄进入美国加州大学伯克利分校就读,师从物理学界巨擘欧内斯特·劳伦斯、塞格瑞、奥本海默等物理学“巨头”。

在美国长达六十一年之久的生活中,作为一名中国人,吴健雄有着一种深深的中国情结。她始终保持着中式的生活风格,总是穿着高领旗袍,家里挂着中国字画,书架上有许多中国古书,在与一些美国密友交谈中,时常会说起中国话来。对此,建筑大师贝聿铭曾评论到:“

中国人还是中国人”!

吴健雄——原子弹之母,世界一流物理学家行列的中国女性第一人

青年时期的吴健雄

1938年,吴健雄正式开始做原子核物理实验,这在当时还是一个全新的领域。

1939年,由塞格瑞指导吴健雄进行实验,研究铀原子核分裂的产物,其中一项成果,为后来美国制造原子弹的"曼哈顿计划"提供了关键的贡献。

1940年,获得物理学博士学位后,她的学位论文发表在物理学界最权威的《物理评论》上。此后,吴健雄继续在柏克莱做了两年博士后研究。她的实验工作是研究铀元素的分裂产物以及一些元素的放射性同素。

中华民国三十一年(1942年)五月三十日,吴健雄女士在自己三十岁生日的前一天,与袁家骝博士在美国洛杉矶帕沙迪纳结婚。次年,吴健雄成为美国常春藤盟校普林斯顿大学有史以来第一位女性教席。夫妇二人也搬到普林斯顿定居。

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吴健雄与袁家骝结婚照

1944年3月,吴健雄前往纽约市哥伦比亚学,作为资深科学家暂时研究,参与浓缩铀制程,发展y射线探测器。9月,美国在华盛顿州汉福得建立的反应堆原子核连锁反应遭遇了未知问题,导致原子弹研究停滞不前。当时,吴健雄在原子核物理研究上有着极其重要的成就,吴健雄正式以一个外籍女科学家的身份,受老师劳伦斯、奥本海默之邀,参加美国机密制造原子弹的“曼哈顿计划”。

当时美国原子弹计划已进入相当成熟的阶段,但面临两个比较关键的问题:一个是有效引爆的技术问题。另一个则是吴健雄所研究的如何浓缩铀元素,并使其达到临界的问题!吴健雄所参与的工作是浓缩铀的制造,解决链式反应无法延续的重大难题!其实验的成功,直接启发了核心人物费米,大大缩短了原子弹的试制进程。

1945年7月16日,人类第一颗原子弹试爆成功。它的诞生加速了二战轴心国的覆灭。日本的提早投降,使得中国战场上少牺牲了不计其数的中国人。

吴健雄也因此被誉为“

原子弹之母”。但当看到原子弹爆炸所造成的悲惨景象时,使包括吴健雄在内的许多参与研制的科学家都有屠杀生灵的罪疚。当别人问起她做原子弹之事,谈起原子弹的摧毁性。她会用近乎恳求的口吻回问:"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。"

1948年,吴健雄受聘为美国物理学会会士。

1950年,吴健雄等发表了一篇关于“散射湮没辐射的角关联”的文章,实验表明具有零角动量的正、负电子对湮没后发出的两个光量子,如狄拉克理论所预想,将互成直角而被极化,也证明正电子与负电子的宇称相反,说明与目前的量子力学并无矛盾。于1952年,任哥伦比亚大学副教授。

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中年的吴健雄

1956年之前,吴健雄已因在β衰变方面所作过的细致精密又多种多样的实验工作而为核物理学界所熟知,同年,李政道、杨振宁首次提出了"宇称不守恒定律",但科学界的保守派却不屑一顾,因为宇称守恒原本是研究物理的人一致相信的原理之一!但吴健雄却独具慧眼,立即领导她的小组进行了一个实验,在极低温条件下用强磁场把钴-60原子核自旋方向极化,而观察钴-60原子核β衰变放出的电子的出射方向。他们发现绝大多数电子的出射方向都和钴-60原子核的自旋方向相反。这个实验结果证实了弱相互作用中的对称不守恒,在整个物理学界产生了极为深远的影响。

吴建雄为了证明杨、李理论的正确性,几乎整天钻在实验室里,饿了啃个面包,渴了喝杯牛奶,每天睡眠只有四个小时。1957年1月15日,吴健雄的实验多次证实了杨振宁、李政道的设想,她将实验报告整理成论文,寄到了《物理评论》。同日,哥伦比亚大学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》以头版报道了吴健雄实验的结果。吴健雄也接到无数大学和实验机构的邀请,邀请她去讲述她的实验成果。

但出于种种原因,诺贝尔奖最终只颁发给了杨振宁与李政道两人。对瑞典皇家科学院的诺贝尔委员会没有把诺贝尔奖颁给吴健雄,许多大科学家都公开表示了他们的失望和不满。人们都说,她是被诺贝尔奖亏待的科学家。

1988年诺贝尔奖得主史坦伯格曾评论道:“没有吴健雄的实验结果,杨、李二人的理论只能是一种构想,吴健雄的实验结果改变了这一切。吴健雄应该当之无愧的与他们共享诺贝尔奖。”但她本人从未作出任何回应。次年1月,她在给史坦伯格的祝贺信中写道:"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。"

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吴健雄夫妇

1958年,晋升哥伦比亚大学正教授,同时获选为普林斯顿大学创校百年来第一位女荣誉博士,同一年她还当选为第一位华裔美国国家科学院院士,被列入《美国科学名人录》。

1959年1月,获研究法人组织奖,她也是该项奖有史以来的第一位女性得主,这一年她还得到美国大学妇女协会颁发的年度成就奖,她曾任教的史密斯女子学院颁授她荣誉科学博士。

1963年,吴健雄证明了核β衰变中矢量流守恒定律,是物理学史上第一次由实验定实电磁相互作用与弱相互作用有密切关系,对后来电弱统一理论的题出起一重要作用。

1966年,吴健雄与物理学家莫兹考斯基合写的《8衰变》正式出版,被许多物理学生视为经典著作。在罗格斯大学担任理学院院长的库勒说:这本书是一定要念的,念不通这本书的人,最好就不要搞物理。

1970年,吴健雄延续她1950年的实验,完成了一个有关量子力学基本哲学方面的实验,这方面问题,物理学上叫做"爱因斯坦--波多尔斯--罗森论证"。并于1975年又进行了一个实验,这些实验都为量子力学的完备性增加了坚实的实验证据。同年,吴健雄与合作者发表了一篇论文,报告他们利用钙的放射性同位素衰变为钛的一种放射性同位素而放射出电子的实验。1975年他们又利用硒衰变为氪再进行探究双t3衰变中轻子数守恒的实验。这些实验都为双t3衰变以及轻子数守恒的理论,增加了相当的精确度。

1972年,起提任普林斯顿大学物理学教授直到1980年退休。

1973年初,美国物理学会召开年会,会上宣布哥伦比亚大学的吴健雄女士当选为美国物理学会的副会长候选人。次年,被美国科学界授予“今年最优秀科学家”的称号,她是获得这项荣誉的第一位女性。

由于长期的战乱与外交隔阂,直至1973年,吴健雄夫妇才得以回到久违三十七年的祖国。但这时吴健雄的家人却都不在了。10月15日,周恩来总理还在人民大会堂亲自接见了他们,宴会一直延续了六个小时。

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吴健雄获美国国家科学奖

1975年,吴健雄等又发表了一篇题为“普顿散射的湮没光子的角关联以及隐变量”的文章,报道他们测得的在一很宽的散射角范围内到达符合的康普顿散射光子的角分布,其结果与假设电子与正电子有相反的宇称为前提而得到的标准的量子力学计算相符。再次对局部隐变量理论作了否定,从而在更高程度上支持了量子力学的正统法则。同年,吴健雄当选美国物理学会第一任女性会长,获得美国总统福特在白宫授予她的国家科学勋章,这是美国最高科学荣誉。

1978年,吴健雄在以色列获沃尔夫奖,获得沃尔夫基金会首次颁发的高达10万美元的奖金。这项奖金专门奖励对科学和人类有特殊贡献的人,吴建雄是获得这项奖金的第一位物理学家。

1981年,吴健雄夫妇以台湾"中研院"院士的身份,向台湾提出筹建号称"科学神灯"的第三代同步辐射加速器。从这一年开始的十二年间,夫妇二人共同参与,加速器于1993年10月16日正式启用。这一成果使中国人在这一领域取得了与美国、欧洲鼎足而立的地位。

1982年,受聘为南京大学、北京大学、中国科学技术大学等校的名誉教授。并在南京大学开办系统讲座,论述了β衰变、宇称不守恒、穆斯堡尔效应等方面的课题。

1984年10月,吴健雄第一次回到阔别40多年的故乡,参加母校明德学校恢复校名暨明德楼落成典礼,独资捐建明德学校紫薇楼。1986年获得南京大学荣誉博士学位。

1988年,吴健雄以她父亲的名义设立了"纽约吴仲裔奖学金基金会",以每年的利息,供明德学校老师发奖金和学生奖学金之用。

1990年,中国科学院紫金山天文台将国际编号为2752号的小行星命名为“​吴健雄星”。

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吴健雄夫妇与邓小平会晤

1994年,吴健雄再获全美华人协会的杰出成就奖,同年,当选为中国科学院外籍院士。并于11月6日,得到意大利政府颁授的艾瑞契科学和平奖。

1997年2月16日,吴健雄院士于纽约病逝,享年85岁。遵照本人遗愿,袁家骝亲自护送吴健雄的骨灰回大陆,安葬于苏州太仓浏河的明德学校紫薇阁旁,墓体设计由贝聿铭任设计顾问。明德学校的科技楼被命名为“吴健雄楼”,由袁家骝捐赠25万美元作为基建费。

美国传记作家曾评价道:吴健雄不仅在物理学领域取得了许多重要发现,她还为现代实验物理学奠定了很高的标准,这个标准永远不会过时。

诺贝尔奖得主赛格瑞评价吴健雄:为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,但是她更加的入世、优雅和聪慧。

吴健雄的一生无疑是幸运的,出生在重男轻女思想严重的旧社会,却有一个思想开明的父亲,从小便得以接受到良好的教育。有一个志趣相投的丈夫,能与她在科研道路上相互扶持。或许唯一遗憾的,便是曾经原本应该属于她的诺贝尔奖荣誉,却失之交臂。却也难以掩盖她在科学道路上、在历史长河中所闪耀出的璀璨光芒,她的名字,也必将那颗以她的名字命名的小行星一样,永远熠熠生辉!


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