核科学中的世纪女杰，本文主要内容关键词为：女杰论文,科学论文,世纪论文，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。
在20世纪的核物理领域中出现了四位令人瞩目的女科学家，除了我们所熟悉的居里夫人、吴键雄之外，还有奥地利物理学家丽丝·迈特纳和美国物理学家玛丽亚·梅耶。她们都堪称核科学中的巾帼英雄，对核科学的发展起了巨大的推动作用。从她们身上，我们可以看到作为杰出的物理学家所具有的共同品质，那就是一种渴望工作的强烈愿望和能力，乐观向上的精神和丰富的科学想象力。她们身上所折射出来的这种科学素质，是永远值得后人仰慕和学习的。尤其对一个即将踏上科学道路的青年学子而言，更应该有意识地去培养这些优秀的科学素质。
1 巾帼不让须眉
1897年，当年轻的、正在从事博士论文工作的居里夫人敏锐地认识到一年前法国科学家贝克勒尔发现的铀盐的天然放射性是一项开辟科学新天地的工作时，她就对这项研究发生了强烈的兴趣。她和丈夫皮埃尔·居里一起下决心，要检验所有其他物质是否也具有铀盐这样的放射特性。在研究中，她发现沥青铀矿中一定存在着某种未知的、放射性很强的新元素。为了找到这种微量的未知元素，居里夫妇不顾任务的艰辛，着手分离这种新元素。夫妇俩一起用她独出心裁的分析方法来加工沥青铀矿，设法浓缩出放射性最强的产品。结果他们在1898年7 月发现了一种新的元素，为了纪念她的祖国波兰，居里夫人将它起名为钋。同年12月他们又发现了镭。镭的发现从根本上改变了物理学的基本原理，对于促进科学理论的发展和在实际中的应用，都有十分重要的意义。在法国，镭疗术被称为居里疗法。1903年她以论文“放射性物质的研究”，获得博士学位。同年居里夫妇与贝克勒尔一起共同获得了诺贝尔物理学奖。由于居里夫人发现了外和镭两种元素并在发现和提炼纯镭中开创了分离放射性元素的化学分离与分析的方法，奠定了放射化学的基础，1911年，她又获得了诺贝尔化学奖，这使她成为世界上第一位两次获得诺贝尔奖的女科学家。
被人们称为“嫁给科学”的丽丝·迈特纳是核科学界的另一位杰出女先驱，她终身未嫁，一生都致力于科学研究。1938年具有犹太血统的迈特纳逃亡到瑞典避难，与她共事多年的奥托·哈恩和助手F ·斯特拉斯曼用热中子轰击镭时，在产物中意外地发现了放射性钡。哈恩的实验结果一经证实，随即把这一项惊人的发现写信告诉了迈特纳。这时她的侄儿O·弗里希正好到瑞典来探望她，共渡圣诞假日， 也一起看到了这封信。他们对这一实验结果作了理论解释，并以来信的形式发表在1939年元月出版的《自然》杂志上。在这篇著名的文章里，迈特纳与弗里希一起提出了一个物理学上的新概念——一类新的核反应——裂变，他们描绘了裂变的基本图景，用爱因斯坦能量公式E＝mc[2]计算出一个中子轰击一个铀原子核所释放出的能量为两亿电子伏特，相当于等量TNT爆炸能量的两千万倍。后来迈特纳又用实验验证了核裂变的存在。原子能时代开始了！由此，开始了研制原子弹的竞赛。
玛丽亚·梅耶是继居里夫人之后的又一位诺贝尔物理学奖获得者，是原子核壳模型的创始人。原子核壳层模型早在20世纪30年代初期就有了，然而那时它在原理上和实验证明上都遇到了困难。二战后累积的实验数据为壳层的存在提供了清晰的证明。玛丽亚当时在芝加哥，已经相当细致地研究了壳层模型，可是她得出的幻数却是错误的。她曾经对别人说过，当时她就带着这个问题去向费米诉苦。费米问她：“你记得把核子的自旋轨道耦合包括进去了吗？”她立刻回答：“没有。这下子什么都解决了”。事实果然如此。她在平均场中引入强的自旋－轨道耦合，计算了由此引起的能级分裂，成功地解释了所有的幻数。当时，与她不约而同正在研究这个课题的还有德国的H·H·D延森等人， 也取得了相同的结论。为此，她与延森共享了1963年的诺贝尔奖金。
吴健雄是当代世界公认的实验物理学权威，她因在β衰变方面作过多种细致精密的实验工作，在1956年前就为核物理学界所熟知。1956年李政道、杨振宁提出β衰变过程中“宇称可能不守恒”，吴健雄率小组进行实验，在极低温（0.01K）下用强磁场把钴60 原子核自旋方向极化（即使自旋几乎都在同一方向），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原子核自旋方向相反，自旋方向和出射方向形成左手螺旋而不形成右手螺旋，如果宇称守恒，必须左右对称，左右手螺旋情况机会相等。实验结果证买了弱相互作用中的宇称不守恒。吴健雄以卓越的实验研究成果，推翻了以前关于宇称守恒的绝对观念，使物理学进入了新纪元。1963年吴健雄对β衰变的一系列实验证明核β衰变中矢量流守恒定律，在物理学史上首次由实验证实电磁相互作用与弱相互作用有密切的关系，对后来电弱统一理论的提出起了重要作用。在对粒子或辐射探测器的研制方面，吴健雄也有卓越的贡献，1964年制造了Ge（Li）探测器，详尽研究μ原子的X 射线谱，后又扩大范围到所有“强子原子”，对强子的性质作了精密的测定。她还深入研究利用穆斯堡尔光谱法于生物学中大分子的结构。为了证实轻子数在弱作用中守恒律的有效性，吴健雄等在深达2000余英尺深的纯盐矿中安置了测量双β衰变的仪器，测得“无中微子的双β衰变”的寿命为10[－21]年的数量级，说明轻子数是守恒到10[－3]以上。1970年吴健雄的实验组对关于量子力学的基本哲学即正负电子的宇称相反作进一步实验，在更高程度上再次否定隐变量理论。
2 执著追求，勇于探索
今天，当我们回顾这些杰出女科学家的科学发现和为之所做的一系列研究时，不难发现，尽管她们所从事的研究各不相同，但共同点即是她们都拥有对物理科学发自内心的挚爱、坚强的意志和不断创新的精神。
居里夫人曾在研究中写到：“我们要有毅力，最重要的要对自己有信心。我们必须确信，我们有某些方面的天赋，我们要不惜牺牲一切以达成这件事。”从这里，我们可以明白为什么居里夫人无论实验条件多么艰苦，依然能够坚持下来。为了得到纯净的镭以确证自己的发现，居里夫妇两人采用原始的手工操作方法，在“棚户”般的实验室中连续工作4年，经历了四百五十多次失败，最后才从8吨铀矿石中经过5600多次的结晶，获得了0.1g的纯镭盐。爱因斯坦曾评价说，“这样的困难，在实验科学的历史上是罕见的！”然而居里夫人以其坚强的意志和毅力，以汗水、心血和牺牲换来了辉煌的成功。
这种对科学执着追求的精神，我们一样可以从其他三位女科学家的身上看到。值得一提的是，迈特纳在1907年加入奥托·哈恩的研究小组，当时这个研究所是不准许妇女进入工作的。她才被安排在装满辐射检测仪器的楼外木结构工作间里，进出还只能走外面的大门。而玛利亚·梅耶由于当时美国大学拒绝聘请夫妇双方，只好成了“志愿者”，作了几十年的义务研究工作而没有薪水。
作为一名科学家，创造精神是必不可少的一项素质。在科学研究中居里夫人非常敏感、顽强和富有好奇心。贝克勒尔发现辐射后，依旧兴致勃勃地进行研究，但他只把铀看作射线的来源。而居里夫妇决心检查“已知的一切元素”，他们考察了其他许多种元素，先后发现了外和镭，终于制备了强大的辐射源，使新生的放射学发生了翻天覆地的变化。迈特纳冲破传统经验和旧理论的束缚，根据哈恩的铀核在热中子的作用下发现钡的实验结果，提出了“核裂变”的概念，对这项“揭开人类历史新纪元”的惊人发现，作出了正确的解释。同样，也正是运用了大量的创造性思维，才使玛利亚·梅耶提出了原子核壳层结构的概念。而吴键雄素以实验设计巧妙，数据准确可靠而著称，被科学界公认为实验物理学的权威。1997年4 月杨振宁在写给南京大学纪念吴健雄国际物理会议的致词中说：“1956年大家不肯做测试宇称守恒的实验，为什么她肯去做如此困难的工作呢？因为她独具慧眼，认为宇称守恒即使不被推翻，此基本定律也应被测试。这是她过人之处”。
3 无私的奉献，崇高的人格
这四位杰出的女科学家除了她们所作的科学贡献之外，她们人格方面的品质又是如何呢？
在镭的研究取得成就之后，曾有人劝居里夫妇去获取专利权，成为百万富翁，但她坚决拒绝。她认为“这样做违反科学精神”。相反，她决定不从他们的发现中获取任何物质上的利益，将研究的成果以及镭的制取过程毫无保留地发表出来，并详细地告诉所有要求知道的人。为了能利用镭为人类医病，她用自己的手做照射实验。第一次世界大战期间，她还亲自用镭为伤病员做诊断治疗。由于长期从事放射性工作，她得了恶性贫血白血病，于1934年7月4日逝世。她的女儿在描述她的慈母时写道：“作为一个人，她能从容牺牲、奉献所有而一无所取……。她拥有一颗无论处于成功或逆境都不改变的、异乎建党的圣洁灵魂”！
丽丝·迈特纳生性温和，有着极其强烈的同情心和正义感。她确立了裂变的概念，但不得不面对裂变被用来生产大规模杀伤武器的事实，她一直拒绝参与研制核武器。原子弹爆炸的消息如同晴天霹坜，震撼着迈特纳博士的心，她说：“原子弹的研制在如此短的时间内便得以完成，这使我十分惊讶。这项发明适逢战时问世，确实是非常不幸的事件。”从此以后，她苦心竭力使自己的工作断绝与原子弹的联系。
对于做了几十年无偿研究工作的“志愿者”玛丽亚·梅耶，曾经与她和延森共同分享诺贝尔物理学奖荣誉的尤金·P ·威格纳在回忆起她的时候说：“她的朴实、谦逊和高尚品格以及她对自己所选择的那些研究科目的专心致志、锲而不舍的精神，使得她为众人所称颂。”
“中华民族的真正女儿”吴健雄，有着中国女性的传统美德：沉静谦虚，坚韧执著，勤劳朴实。她的生活很紧张，几乎没有时间消遣，也许有人认为这种生活过于单调枯燥，吴健雄却乐在其中。她十分满意地说：“我们做科学的人，工作就是消遣，工作就是享受。”她对荣誉看得很淡薄，她曾恳切地说道：“我是一个学人，从未想到任何荣誉。”她追求的是科学，而不是荣誉。
纵观她们的伟大人生，在她们的科学生涯中，虽然遇到过各种各样的挫折，但她们却从来没有被这些困难和不幸所吓倒和征服，依旧毅然决然地沿着崎岖的科学道路走到底，把为科学奉献视作人生最大的快乐，不仅取得了显赫的科研成果，而且始终保持着一个正直学者的高风亮节。她们的光辉名字将永载人类的文明史册，她们那为科学献身、勇于创新和淡薄名利的不朽精神，以及崇高的品德将永远铭记在我们心中，并激励我们奋进！