中国居里夫人——纪念吴健雄博士诞辰90周年，本文主要内容关键词为：居里夫人论文,诞辰论文,中国论文,博士论文,周年论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
吴健雄是美籍华裔物理学家。由于在物理科学上的杰出贡献，她被誉称为“中国居里夫人”，还享有“核子研究的女王”、“世界最杰出女性实验物理学家”、“物理科学的第一夫人”等美称。
这位著名物理大师有着光辉成就的一生，是从中国一个普通的江南小镇开始的。
1 从浏河之畔到钟山之麓
90年前，1912年5月31日， 吴健雄诞生在江苏太仓县浏河镇的一个读书人家，祖父吴挹峰是清末的秀才，父亲吴仲裔思想进步，知识广博，是个有见解有胆识的人，早年曾加入同盟会，在地方上很有影响。吴健雄在她父亲创办的明德学校接受小学教育，父亲是她最为亲近，最为钦佩的人，也是对她一生影响最深远的人。父亲的启迪使她从小就对探索自然的奥妙深感兴趣；父亲的行事为人给予她的启蒙和教诲对她日后形成的自主坚毅的个性，一丝不苟的工作态度以至最终赢得举世名声有着无可比拟的重大影响。
吴健雄在故乡浏河度过了一段快乐的童年时光。
1923年，吴健雄考入苏州第二女子师范，开始进一步的求知岁月。学校除聘有许多优秀师资，教授新式课程外，还经常邀请国内外知名学者来演讲。在苏女师的学习，使吴健雄眼界大开，她了解了世界上的许多新事物。欧洲科学的新发现，在法国发现放射性同位素的居里夫人的事迹都深深地吸引着这个聪颖过人的少女，塑成了她对物理科学的终生志趣。
1929年她以最佳成绩从苏女师毕业，获得保送入南京中央大学的资格。1930年秋吴健雄来到虎踞龙蟠的古城南京，进入中央大学，正式开始了她学习科学的历程。
这一时期，物理科学正经历着前所未有的革命性发展。世纪之交的X射线、放射性和电子这三大发现已揭开了现代物理学革命的序幕， 量子论和相对论的建立开创了物理学发展的新时代。物理科学的多彩世界向她展示着无限的机会和挑战。作为一名资质优异，立志成才的年轻学子，吴健雄选择了物理学，从此走上了物理科学的研究之路。
1934年吴健雄从中央大学毕业，她的毕业成绩出类拔萃。四年的刻苦攻读，师长的循循引导使吴健雄已慢慢超越了她身处的时空，加入了探索宇宙奥秘的队伍，向着理想腾飞。
2 柏克莱的明日之星
1936年胸怀壮志的吴健雄得到叔父的资助，告别了至爱的双亲和家人，登上“胡佛总统号”轮船，满怀憧憬，漂洋过海，赴美求学。
8月吴健雄进入加州大学柏克莱分校物理研究所就读。 当时正是物理科学在原子核研究方面大放异彩的时代，早几年的科学大发展使原子核物理成为当时最具挑战性的前沿科学领域。柏克莱的物理系更是英才群集，有回旋加速器的发明和建造者劳伦斯（E.Lawrence），还有后来称为原子弹之父的年轻理论物理学家奥本海默（R.Oppenheimer）以及著名的意大利裔科学家塞格瑞（E.Segre）等。
1938年吴健雄上完了研究所的一般课程后选择实验课题进行博士论文研究，开始了她成就斐然的原子核物理实验。
吴健雄在柏克莱的工作一开始就有很出色的成就。1938年至1940年两年中，她完成了两项非常杰出的实验。头一项由劳伦斯指导，题目是探究放射性铅因产生β衰变放出电子而激发产生出两种形态X 光的理论及其分辨方法，作出精确的实验证据和分析。吴健雄在这个最初的实验里已显示出她以实验极端精确闻名于世的风采。
1938年底，铀原子核分裂的发现震惊世界。1939年，吴健雄在塞格瑞指导下探索铀原子核分裂的产物。他们在其中发现了一种对铀原子核分裂连锁反应有关键影响的惰性气体——氙，该结果对后来美国制造原子弹的“曼哈顿计划”提供了关键的贡献。
1940年吴健雄以上述两项杰出的实验工作成就得到了博士学位。之后她继续在柏克莱做了两年博士后研究。她在原子核分裂和放射性同位素方面的杰出工作使她声名鹊起，国内已有了她是“中国居里夫人”的说法。她对工作的狂热、她的天份和才气、她对实验工作的精确细致的风格使她老师辈的科学家如奥本海默、塞格瑞等赞叹不已。她已经是科学上的一颗耀眼的明日之星。
3 “中国居里夫人”创造辉煌
1944年3月由于劳伦斯的推荐， 她以资深科学家的头衔进入哥伦比亚大学，参加战时研究部的工作，从事她最专长的核分裂方面的研究。至此，她的实验技能日臻成熟，她的研究工作进入了鼎盛时期。
1945年下半年，二战结束，吴健雄留在哥大，她选择原子核的β衰变作为自己的研究领域。
原子核的β衰变是物理学中相当重要的领域，1910年至1930年间这方面已经有了许多实验进展。1934年费米创立了β衰变的定量理论，为现代基本粒子相互作用的理论研究开拓了道路。
从战后到50年代吴健雄以她精确而细密的实验技术对β衰变谱线做了一系列极完整的研究，证实了实验观察值和理论的一致。这不但证明了费米衰变理论的普遍适用性，也澄清了当时科学家长达数十年的争论。吴健雄也因此在β衰变这一领域中享有了最权威的地位和一流精确实验物理学家的声誉。吴健雄在β衰变方面的成就被认为是她对物理科学的伟大贡献之一。
1952年她成为哥大有永久聘任资格的副教授。
20世纪50年代，吴健雄已经以巧妙，娴熟和高度精确的物理实验本领闻名于世。1956年下半年至1957年初她又以非凡的才智用实验证实了杨振宁和李政道提出的在基本粒子间的弱相互作用中宇称不守恒的理论。
宇称守恒定律长期以来被认为是物理学的普遍规律，但是在1954年至1956年间，科学家们遇到了令人困惑的“θ－τ之谜”。θ和τ是原先人们认识的两种介子，它们的生命期很短，会很快衰变，衰变过程：θ→π＋π，τ→π＋π＋π，θ衰变为偶宇称态，τ衰变为奇宇称态，即表现为完全相反的宇称。如果衰变过程中宇称守恒，则它们必定是两种宇称状态不同的粒子。然而，科学家们发现它们有着几乎完全相同的性质：相同的质量，相同的寿命，相同的自旋……以致人们不得不怀疑它们是同一种粒子。随着测量的越来越准确，越来越多的证据表明它们就是同一种粒子（现在这种粒子被称为k介子）。 这就是尖锐的“θ－τ之谜”。于是物理学家提出各种想法，试图解决这个问题。1956年杨振宁和李政道找到了突破问题的关键：把宇称是否守恒单独放在弱相互作用中来考虑，并决定从弱相互作用入手来检验。结果他们发现在弱相互作用方面宇称守恒定律从来就没有实验证据。6 月份他们完成了论文，论文以“对弱相互作用中宇称守恒的质疑”为题，刊登在美国最权威的物理期刊《物理评论》上，于10月1日刊出。
因为β衰变正是一种重要的弱相互作用，故在此过程中杨振宁和李政道也曾将他们的想法和β衰变研究的权威吴健雄讨论过。得知他们的想法，吴健雄立即认识到用实验证明这个假设的重要意义，对它发生了极大的兴趣。当时尽管多数科学家对两个年轻人的创新思想大不以为然，吴健雄却决意做这个实验并开始为此进行紧张而周密的准备。
吴健雄的实验在概念上是很简明的，主要利用一个很强的β放射源，在适当控制下极化，使其具有某一方向性，再将它放在一个利于观察的环境中，测量该放射源是否有一种天然的方向性。但是要验证这个概念的实验设计却是复杂而困难的，因为它涉及到原子核实验技术和低温实验技术。原子核必须在极低的温度下极化，以消除原子内部的扰动所造成的干扰。于是吴健雄来到华盛顿国家标准局低温实验室，领导一个由实验物理学家，超低温技术专家组成的四人实验小组，全力以赴进行这项实验。他们利用了当时最先进的设备，创新地将放射性钴[60]放在强磁场中，并“超冷”地予以冷冻，以排除干扰。由于实验特别精密和复杂，他们遭遇了许多意想不到的问题，进展十分不顺利。但凭着吴健雄和四位科学家的毅力和经验，困难被一一克服了。12月中旬，他们的实验有了初步结果。至圣诞节，实验基本成功了。精密测量仪器的测试结果表明，钴[60]在β衰变时发射出的电子在空间的分布不对称，电子出射角大于90°的电子比小于90°的电子数目多40％。宇称守恒定律在弱相互作用中被否定了！吴健雄是以谨慎和精确著称的，从1月2日至8日，他们又反复进行了查验。直到1月9日凌晨两点钟，他们终于将预定进行的实验查证全部做完。实验完全成功！五位科学家聚在实验室中，庆祝这个科学史上的伟大时刻。
“宇称不守恒”实验成功的消息震惊了世界物理学界，给物理科学造成了无与伦比的冲击。“宇称不守恒”是20世纪物理科学的革命性发展，吴健雄对杨振宁和李政道的理论假设用实验做出了十分明确的证据，是促成“宇称不守恒”这一科学革命所完成的关键步骤。吴健雄也因此蜚声诲内外，树立了她在物理科学上的历史地位。1958年吴健雄得到美国学术地位崇高的普林斯顿大学授予的荣誉博士，哥伦比亚大学提升她为正教授。
继“宇称不守恒”实验之后吴健雄又完成了“向量流守恒”这一重要实验。这是她的又一重大贡献。
1958年费曼（R.P.Feynman）和葛尔曼（Murry Gell—Mann ）提出了核β衰变向量流守恒理论。证明这个理论的实验是极端重要但却是十分困难的。经过近一年的准备及几个月密集的实验数据收集，吴健雄终于在1962年12月成功证实了这个守恒定律的正确性。这再一次展现了她以选择重要问题并完成困难实验著称的特点。
除了以上三项重大成就之外，吴健雄还做了许多别的工作，显示了她对物理科学深刻的见识，广泛的兴趣和深远的贡献。
吴健雄的实验工作70年代晚期逐渐停缓下来，1980年她从哥伦比亚大学正式退休，成为哥大的荣誉教授。
吴健雄在物理科学上的杰出成就使她获得多项由世界一流的学术组织和大学颁发的奖项和荣誉学位，其中最具代表性的是有着以色列诺贝尔奖之称的沃尔夫奖。该奖项给奖的准则是挑选那些应该得到诺贝尔奖而未得到的遗珠，而吴健雄正是1978年该奖头一年的物理奖得主。
她是美国国家科学院院土，是美国物理学会的第一位女会长，第一位获得普林斯顿大学荣誉博士的女性。在得到许多殊荣之余，她还拥有了很多美称：“世界顶尖的女性实验物理学家”、“原子核物理的女王”、“物理科学的第一夫人”等。在哥大为吴健雄退休举行的晚宴上，哥大物理系最有威望的教授、诺贝尔奖得主拉比（I.I.Rabi）说吴健雄虽有中国居里夫人的称号，事实上对人类科学的贡献比居里夫人还要大。
4 吴健雄星——永恒的纪念
像许多流离海外的中国人一样，吴健雄在美国60年悠长的岁月中从未忘记自己的中国根，内心涌动着强烈的中国情怀。中美关系解冻后，1973年，吴健雄第一次回到国内归乡省亲，以后数年又多次回国访问讲学。1988年为纪念父亲创办明德学校，她特别回到浏河主持父亲百岁冥诞纪念会。还以近百万美元的积蓄设立了一个纪念父亲的基金，以每年的利息给明德学校的老师发奖金和给学生发奖学金之用，并为明德学校增建楼舍，添购电脑等教学设备，体现出她对祖国对家乡的深深的爱。
吴健雄几十年潜心于原子核物理的实验研究，她以自己辉煌的学术成就为炎黄子孙争得了荣誉。1982年她得到国内三所大学：南京大学、中国科技大学和北京大学的荣誉博士称号。1990年，南京紫金山天文台特别将他们发现的一颗小行星命名为吴健雄星， 以表示对她的崇敬。 1994年，她与杨振宁、丁肇中等人同时获选为中科院第一批外籍院士。她是中国人民的骄傲，更是中国女性的骄傲。
1997年春天，从大洋彼岸传来了不幸的消息：2月16日， 吴健雄因中风在纽约逝世。她走完了85年忙碌而极富意义的人生之路，融入了永恒的星空。
今天，在纪念吴健雄90诞辰之际，笔者又一次想起20年前的情景。1982年吴健雄应邀回南大参加母校80周年校庆暨她本人70寿辰的庆祝活动。笔者有幸聆听了她的学术报告，目睹了她优雅、智慧的风采。在和南大学子的交流中，有同学递条子问她整日埋首于实验室度过青春是否感到寂寞。她答道：一心埋头做学问，并没有想到青春怎样度过。但愿今天为振兴中华而攻读的学子们能常常想起吴健雄的这句话。