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物理学|比诺奖更难，核物理女皇登上美国永久邮票

物理学李政道吴健雄杨二人

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2021年2月11日 ， 美国邮政总局将在纽约发布一款人物纪念邮票 ， 以纪念著名华裔物理科学家吴健雄 。 这是一项不多见的荣誉 ， 曾获得同样待遇的是爱因斯坦、费米、费曼等著名科学家 。 在公布的邮票设计图中 ， 吴健雄身穿中国传统服装 ， 红光满面 ， 神采奕奕 ， 慈祥亲切 ， 深邃智慧的目光似乎还在探索核物理世界里的无穷奥秘 。
物理学|比诺奖更难，核物理女皇登上美国永久邮票
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评论家称吴健雄“是20世纪最有影响力的核物理学家之一 。 在一个由男性主导的领域中 ， 她从事了40多年的职业生涯 ， 并确立了自己的权威 ， 可以进行精确而准确的研究 ， 以测试物理学的基本理论” 。 吴健雄自述一生大约有15项重要的物理学贡献 。 而其中影响最大、最为人们所熟知的一项贡献 ， 当属她率先用实验证实了杨振宁和李政道指出的宇称不守恒现象 。 而杨、李也因这一具有划时代意义的理论成就 ， 仅在次年就登上了诺贝尔奖的领奖台 。
遗憾的是 ， 吴健雄本人却未能获得诺奖 。 许多人认为 ， 诺贝尔奖评奖过程中的性别歧视是阻碍吴获得诺奖的原因 。 因此 ， 这位被媒体们冠以“中国居里夫人”、“核物理女王”、“物理学第一夫人”等称号的杰出华裔女性科学家 ， 又多了一层象征意义——她成为了那些在科学界饱受歧视打压的科研工作者们的代表 。 而本次纪念邮票之所以选在2021年2月11日发布 ， 也是因为这天是联合国倡议的妇女和女童参与科学国际日 。
积健成雄的核物理佳人
出身书香门第的吴健雄 ， 于1912年5月31日生于江苏省苏州太仓浏河镇 。 吴健雄自幼聪慧过人 ， 又得益于父亲的开明思想 ， 因此与其他兄弟一样读书识字 ， 接受了良好的教育 。 后来在在父亲的支持下 ， 吴健雄考入当时的中央大学（南京）数学系深造 。 一年后 ， 她又转入物理系 ， 在居里夫人的学生、物理学家施士元教授门下学习 。
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胡适与吴健雄
1936年吴健雄赴美深造 ， 在伯克利加州大学师从劳伦斯、塞格瑞、奥本海默等杰出物理学家 。 她在实验室获得的成就给许多学界同行留下了深刻印象 ， 一篇报道描述吴健雄称：“在一个进行原子撞击科学研究的实验室中 ， 一位娇小的中国女孩 ， 和美国一些最高水准的科学家并肩工作 。 ”1944年3月 ， 吴健雄前往哥伦比亚大学参与了制造原子弹的“曼哈顿计划”, 她当时尚未加入美国国籍 ， 是唯一在该计划中担任要职的非美国人 。 她此前在伯克利进行的一些保密研究为解决核反应不能连续进行的问题提供了解决思路 ， 对曼哈顿计划的顺利进行作出了重要贡献 。
吴健雄是一位以精妙实验著称的物理学家 。 除了验证“弱作用中的宇称不守恒现象” ， 她还设计了诸多优秀实验 ， 在当时的最前沿领域作出了重要的探索 。 她曾以实验手段在β衰变理论方面做了总结工作 ， 否定了科诺平斯基一乌伦贝克(Konopinski．Uhlenbeck)的理论 ， 确立了费米的理论 ， 从而把β衰变研究推向一个新的阶段；她还设计了巧妙的“向量流守恒”实验 ， 首次由实验证实了电磁作用和弱相互作用有着密切的相关性 ， 在促使电磁作用和弱作用相互统一为“电弱力”(electro—weakforce)的过程中起到了里程碑式的作用 。
吴健雄一直坚持着独特的学术风格 。 而这位严谨认真、方法巧妙的科学家 ， 也因为其智慧与优雅赢得了广泛的声誉 。 她的优雅自然得归因于她的女性美（她大部分时候都穿着旗袍） ， 然而她的智慧与坚强却超越了性别 ， 让每一个人都肃然起敬 。
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当李政道第一次见到吴健雄时 ， 她向李介绍了自己做β衰变实验的秘诀：“第一 ， 使用的晶体表面一定要光滑 ， 不能有脏东西；第二 ， 电子要训练得特别好 ， 使之不straggling(离散) 。 ” 李政道称吴健雄的独特视野令他惊奇不已 ， 他在回忆录中写道：“研究理论的人是用薛定谔方程、狄拉克方程来理解和描述电子的状态和行为的 ， 而真正做实验的人却是像对待猫、狗一样 ， 细心爱护、训练电子 。 电子训练得好 ， 晶体里面没杂质 ， 从它们的行为中得到的数据才能告诉你实在的世界是怎么回事 。 ” 作为一名优秀的实验物理学家 ， 吴健雄独特的风格使其自成一派 ， 在科研生涯中取得了丰硕的成果 ， 成为享誉中外的杰出科学家 。
以卓越成就书写‘平等’
吴健雄最为著名的实验成就是对杨振宁、李政道二人所提出的宇称不守恒理论 。 但是 ， 由于1957年的诺贝尔物理学奖并没有颁给吴健雄 ， 人们围绕吴是否应获诺奖展开了长久的争论 。 在物理学中 ， 宇称守恒意味着左跟右是对称的 。 举例而言 ， 假如有两个系统 ， 开始时互为对方的镜像 ， 则意味着其初态完全一致 ， 只是左右颠倒 。 那么宇称守恒就是指 ， 这两个系统除了左右不一样以外 ， 它们以后的发展应该完全一样 。 而李、杨二人指出 ， 在弱相互作用中宇称可能不守恒 。 当时学界对这么一项石破天惊的论断并不看好 。 而吴健雄在与李、杨二人交流过后 ， 当即拍板决定设计实验进行验证 。
吴健雄的实验原理并不复杂 。 她给出了两个60Co装置 ， 它们的初态是完全一样的 ， 都没有极化 。 然后对两个系统各施加一个方向相反、其余完全一致的电流 。 这样令它们达到了互为镜像的效果 ， 好像中间放了一面镜子 。 外加的电流使得60Co极化 ， 由于电流方向左右相反 ， 两个60Co的极化方向也就相反 。 两个60Co都衰变出电子 ， 按照传统的宇称守恒定律推论 ， 它们衰变出来的电子数应该一样多 ， 与外加电流的左右方向无关 。 但是吴健雄实际得到的结果却完全不一样 ， 从而证实了杨、李的猜想 。
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吴健雄与泡利
李、杨提出宇称不守恒是在1956年 ， 那时吴健雄正准备与丈夫远行去中国 ， 她已离乡整整20年 。 但是为了实验 ， 她最终放弃了远东之行 ， 开始筹备实验 。 但是由于实验条件欠缺等原因 ， 实验算上筹备时间竟耗时六个月之久 ， 再加上吴对实验结果的反复验证 ， 直到次年1月才得以发表 。 就在同一天 ， 物理科学家R．Garwin、L．Lederman和M．Weinrich也各自发表了实验验证宇称不守恒现象 。
有许多人认为 ， 吴健雄在宇称不守恒理论验证过程中的功绩受到了忽视 ， 她本应与李、杨二人分享1957年的诺贝尔物理学奖 。 不过也有人认为 ， 吴健雄只是起到验证作用 ， 在原创性上不可与李、杨二人相提并论 。 况且吴的实验周期过长 ， 以至于有竞争性实验后来赶上 ， 令其错失了优先性 。
虽然关于吴是否应获诺奖的问题 ， 人们尚存在争议 。 但无可置疑的是 ， 吴健雄在职业生涯中曾遭遇性别、族裔歧视所带来的巨大压力 。 晚年的吴健雄愈发直言不讳 ， 她曾言辞犀利的讽刺性别歧视 ， 称：“令我好奇的是 ， 小小的原子和原子核或是数学符号亦或是DNA分子是不是也对男性或是女性有所偏向？” 在给1988年诺贝尔奖得主史坦伯格的祝贺信上 ， 吴健雄写道：“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 。 ”
吴健雄在证实宇称不守恒之前 ， 就已经是研究β衰变的权威学者 ， 在证实宇称不守恒之外也有其他重大物理贡献 。 她一生虽然承受着许多不平等的压力 ， 但是她却凭着自己的坚毅与智慧 ， 拿下了众多个第一：她是美国物理学会自1899年成立以来的第一位女性会长 ， 也是第一位不是白种人的会长；她是第一届沃尔夫物理学奖方向的第一位得奖人；她是第一位华裔美国国家科学院院士……她是华人科学家、也是女性科学家的榜样明星 。
吴健雄于1997年在纽约病逝 ， 终年85岁 。 遵照本人遗愿 ， 她被安葬于故乡浏河镇 。 其墓碑前放置着两个一模一样的小球 ， 象征着她在宇称不守恒实验中设置的两个钴原子 ， 两个小球各沿正逆两个方向转动 ， 并奔涌着水流 ， 象征宇称的不守恒 。
【物理学|比诺奖更难，核物理女皇登上美国永久邮票】物理学|比诺奖更难，核物理女皇登上美国永久邮票
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吴健雄墓址
耐人寻味的是 ， 这位因验证宇称不守恒而闻名于世的物理学家 ， 最终在世人面前击碎了性别与族裔的不平等 。 世界可以不守恒 ， 人与人却一定平等 。


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