天天看點

吳健雄:曾為美國造原子彈,墓志銘寫着“一個永遠的中國人”

科學界中的偉大女性

在以男性為主要力量的科學界,女性的貢獻通常更難被人們所關注,甚至被不少有着優秀才華的女科學家被淹沒。

相比之下,大多數人更在意女性的外貌,卻忽視了她們在創造和科學探索這兩個方面同樣也有不俗的力量。

被譽為東方居裡夫人的吳健雄便是很好的例子。

在實驗實體學方面,吳健雄的造詣讓不少人都将她與瑪麗·居裡相提并論。

并且在核實體研究中,如果沒有吳健雄的參與,或許美國的原子彈計劃還要再往後延遲,抗日戰争的時間線也會受到影響。

吳健雄:曾為美國造原子彈,墓志銘寫着“一個永遠的中國人”

在實驗室裡的吳健雄

1912年,吳健雄出生在江蘇省太倉縣浏河鎮,家中有一個哥哥和弟弟。

按照族譜排位,她屬于“健”字輩,而她的名字則來源于“英雄豪傑”這個俗語。

在那個重男輕女思想嚴重的年代,吳健雄并沒有遭受父輩的歧視,很大程度上這來自于她的家庭。

吳健雄自幼生活在書香門第,其父親為女童創辦的明德學校專門緻力于女性教育,吳健雄的國小教育便是在這裡完成。

吳健雄:曾為美國造原子彈,墓志銘寫着“一個永遠的中國人”

吳健雄年輕的時候

後來進入中學,吳健雄來到蘇州第二女子師範學校。

成績優異的吳健雄在班裡屬于頂尖,最終被國立中央大學錄取。

按照當時的規定,在這裡就讀的學生必須擔任一年的學校教師。

其中她認識了胡适,後又主修實體。

但随着中日關系愈發緊張,吳健雄的進修必須前往一個足夠安全的地方,而此時她已成為中央研究院實體研究所的研究員。

受導師顧靜薇教授的鼓勵,吳健雄決定前往海外進修學習,并成功被密歇根大學錄取。

吳健雄:曾為美國造原子彈,墓志銘寫着“一個永遠的中國人”

準備進行新的進修

但當吳健雄聽聞密歇根大學對女性并不友好時,于是她決定去往伯克利進修,并由袁家骝引薦給伯利克實體系教授雷蒙德·伯奇。

在此之後,吳健雄開啟了她的實體研究,并一步步攀向學術高峰。

或許不少人多多少少都了解到,吳健雄的主要研究貢獻是原子彈建造方面。

但值得注意的是,吳健雄能參與美國曼哈頓計劃與她早年的實體研究離不開關系。

吳健雄:曾為美國造原子彈,墓志銘寫着“一個永遠的中國人”

吳健雄與家人的合照

原子彈“助産婦”

吳健雄在伯利克的學位論文中對實驗實體學進行闡述,其主要分為兩個部分:

一是制動輻射。

該輻射泛指帶電粒子與原子或原子核發生碰撞時突然減速發射出來的輻射,主要與經典電動力學有關。

值得一提的是,關于電子輻射中叙述,吳健雄主要研究了發生β衰變的磷-32原子的情況,這種放射性同位素可以在回旋加速器中産生。

吳健雄:曾為美國造原子彈,墓志銘寫着“一個永遠的中國人”

β衰變示意圖

而另一個部分則是關于氙放射性同位素的産生。

在相關的論文闡述中,吳健雄叙述了如何利用回旋加速器使鈾元素産生核裂變,并産生該種放射性同位素的方法。

而這也成為了她日後為美國建造原子彈的關鍵。

不過當年很可惜的是,盡管勞倫斯和塞格雷當初為吳健雄作推薦,但她仍舊沒有在大學中獲得職位。

是以在這之後她隻有繼續在放射性實驗室裡擔任博士後。

吳健雄:曾為美國造原子彈,墓志銘寫着“一個永遠的中國人”

核裂變反應

同一時期早些年内,德國化學家奧托·哈恩和弗利茲·施特拉斯曼發現了核裂變。

後來德國科學家進一步了解到其背後原理,核武器研究有了初步理論依據。

如果德國能夠造出原子彈,那麼整個世界将會完蛋。

但德國不少科學家都于心不忍,并聯合各路實體學大神,其中就包括愛因斯坦向美國政府寫信警告。

當時委任美國總統的羅斯福在了解到整個情況後,美國的核實體研究也在緊張地進行中。

吳健雄:曾為美國造原子彈,墓志銘寫着“一個永遠的中國人”

美國正與英國讨論核合作問題

1942年太平洋戰争爆發,吳健雄與袁家骝的交往最終換來了甜蜜的婚禮。

隻可惜受戰争影響,雙方婚禮現場基本隻有兩人。

直到1944年以前,吳健雄的工作幾乎都與實驗室和教書有關,實驗研究很少。

最終吳健雄選擇答應普林斯頓大學的要求,并在當地指導海軍的實體研究。

回到曼哈頓計劃這裡,美國政府集結了各路科學家助力該計劃。

但當時人們并不了解鈾-235的性質,中子反應裝置應該怎麼弄也一頭霧水。

吳健雄:曾為美國造原子彈,墓志銘寫着“一個永遠的中國人”

各路科學家正在思考如何制造原子彈

整個項目讨論從1941年一直持續到1942年,愛德華·泰勒當時提出用核裂變帶來的沖擊引爆氘和氚并引發核聚變。

但又有人認為,這種爆炸效果太強,可能會引燃大氣。總之整個讨論結果沒完沒了。

到了1944年3月,吳健雄受邀加入到了哥倫比亞大學的曼哈頓計劃,并在替代合金材料實驗室中工作。

其主要工作職責是協助該項目中的鈾濃縮氣化擴散,并與利奧·雷恩沃特帶領的小組開發監測放射性元素的儀器。

吳健雄:曾為美國造原子彈,墓志銘寫着“一個永遠的中國人”

漢福德區B反應堆所在地

結果到了9月,曼哈頓計劃出現了停滞,位于漢福德區的反應堆出了問題。

該反應堆會出現周期性停運,然後又重新啟動。

當時有人推測可能是核裂變帶來的産物影響了反應堆,會不會是某種同位素出現了問題?

如果是這樣,中子吸收截面物質使得中子無法被可裂變物質吸收進行反應。

問題在于究竟是什麼物質捕獲了這些中子呢?

想到這裡,塞格雷突然回想起吳健雄曾經在伯克利做過氙放射性同位素的研究。

吳健雄:曾為美國造原子彈,墓志銘寫着“一個永遠的中國人”

吳健雄背時代雜志評選

于是曼哈頓項目進一步讓吳健雄深入,最終在她的幫助下,研究人員發現:

導緻核反應堆異常關閉的罪魁禍首是氙-135同位素。

如此一來原子彈中的核裂變反應才繼續進展下去,此後沒過多久,第一顆原子彈在美國試爆成功。

後來的故事大家也都知道了。

吳健雄:曾為美國造原子彈,墓志銘寫着“一個永遠的中國人”

吳健雄出席優秀女性活動現場

科學界的守恒

二戰結束後,吳健雄的實驗實體研究不斷深入,并進一步投入到β衰變的研究中。

早年間其實有過科學家研究過β衰變,但是阿爾瓦雷茨的實驗結果與恩裡科·費米的理論相悖。

吳健雄:曾為美國造原子彈,墓志銘寫着“一個永遠的中國人”

在粒子實驗室工作的吳健雄

是以吳健雄懷疑是不是實驗過程中出了問題,為了驗證這個想法,她又重新改進了整個實驗過程。

最終得到的結果與費米的理論一緻,進而證明阿爾瓦雷茨的結果差異是來自實驗誤差。

吳健雄:曾為美國造原子彈,墓志銘寫着“一個永遠的中國人”

吳健雄對阿爾瓦雷茨實驗的複刻

在此期間,吳健雄還結識了李政道。

或許李政道大家不太熟悉,但與李政道同行的,還有大陸著名實體學家楊振甯。

當時兩人正在研究一個十分困難的問題,宇稱到底是否守恒?

(“宇稱”在量子力學中被稱作宇稱變換,三維空間坐标系在其中一維的變換)

吳健雄:曾為美國造原子彈,墓志銘寫着“一個永遠的中國人”

站在粒子加速器旁的吳健雄

當時科學界的主流觀點認為,宇稱是守恒的,然而李、楊兩人的研究卻認為宇稱其實是不守恒的。

為了驗證電磁互相作用以及強互相作用中的守恒狀态,二人隻能找到吳健雄利用超低溫實驗室進行研究。

吳健雄二話沒說,直接推掉了與丈夫的蜜月假期,選擇在實驗室裡工作。

最終在她的研究下,通過對钴-60樣品進行實驗,其β衰變産生的同位素粒子軌迹不對稱,進而驗證了李、楊兩人的理論。

吳健雄:曾為美國造原子彈,墓志銘寫着“一個永遠的中國人”

钴-60表現出來的不對稱

宇稱不守恒在吳健雄的幫助下進一步推動了現代實體學的研究,這對建立标準模型來講十分重要。

李、楊兩人也在後來獲得了諾貝爾獎,而吳健雄連獲多年的諾貝爾實體學獎提名。

吳健雄的實體研究可以說推動着20世紀現代實體學的進展。

後來新中國成立後,中美建交緩和,吳健雄也多次回到中國通路,并接受了周恩來總理的接見。

吳健雄:曾為美國造原子彈,墓志銘寫着“一個永遠的中國人”

科學無關性别

後來這位偉大的教授在1981年退休,最終在1997年2月16日去世。

在她的墓碑上寫着:一個永遠的中國人。

當人們回想起這位女性科學家時,可能會思考起男女之間在科學研究中是否存在一種性别偏向。

但事實證明,性别在科學研究中隻是一個名詞,而不是形容詞。

女性同樣可以很偉大,并且也一樣能獲得卓越的成就。

繼續閱讀