对于第一个拿回诺贝尔奖的华人杨振宁和李政道,我们已是相当地熟悉。而我们不知道的是,首次用实验证明他们的理论“弱相互作用中宇称不守恒”,促使他们获奖的“幕后功臣”同样是一位让中国人骄傲的中国女性--吴健雄。
吴健雄,20世纪最杰出的物理学家之一。她曾参加美国制造原子弹的“曼哈顿计划”,解决了链式反应无法延续的重大难题,被人们称为“原子弹之母”;她率先用实验证明了“弱相互作用下的宇称不守恒”理论而轰动物理学界;她曾打破普林斯顿大学百年传统而成为首位获得荣誉博士的女性,她亦是美国物理学会有史以来的第一位女性会长;她获得了除诺贝尔奖以外的几乎所有大奖,是多位诺贝尔奖得主推崇的传奇人物。
父亲为她植入第一颗“科学的种子”
回首吴健雄走过的路途,由一个英文说得不流利的年轻女孩,在战乱动荡的30年代离开中国,来到当时对女性从事科学研究有着相当严重歧视的美国,凭借着过人的毅力,不凡的天资,终于成为举世瞩目的杰出物理学家。吴健雄令人赞叹的科学生涯和传奇的人生经历,开始于美丽的江南小镇:江苏太仓浏河镇。
在江苏太仓明德学校校园一隅,一株百年紫薇古朴光洁、强健旺盛,引人驻足流连。这株紫薇树是百年前太仓浏河镇的开明乡绅吴仲裔为刚刚出生的女儿栽下的,虽然是个女孩儿,但是父亲希望女儿“巾帼不让须眉,胸怀男儿志”便为女儿取名健雄。
吴仲裔思想开明,敏而好学,多才多艺。他亲手装了一部矿石收音机,让女儿听那来自天上的声音,并买了很多百科小丛书,向女儿讲述科学趣闻。这一切在幼小吴健雄的心里播下了科学的种子。
也许是因为对于女儿的疼爱,早已洞识教育之重要的吴仲裔尤其关注女性教育。他说服众乡绅,在当地建立明德女子职业补习学校,并亲自担任学校校长。“大学之道,在明明德”。学校广纳四乡平民子女读书,除开设弘扬中华文化的《论语》、《古文观止》外,还增立数学、注音符号等新兴学科,也研习缝纫、刺绣和园艺等。
吴健雄七岁时便进校接受启蒙教育。“春雨润物细无声”,在不经意中滋润、激发着吴健雄对科学的兴趣、探索精神和爱国主义情怀。
多年后,吴健雄回忆自己的人生历程,言及父亲对她一生的影响时亦十分激动。她说:“如果没有父亲的鼓励,现在我可能在中国某地的小学教书。父亲教我做人要做‘大我’,而非‘小我’”。
“天下无难事,只怕有心人”
吴健雄在家乡念完初小,便向父母提出要到“外面的世界”去读书。父亲对这位大胆的女儿给予更多的支持。于是,11岁的吴健雄第一次离家来到了苏州第二女子师范附小就读。几年后,吴健雄以优异的成绩升入了女子师范。在上海中国公学就读了一年后,随即以优秀成绩被保送到中央大学深造。
刚进入中央大学,吴健雄修的是数学系。然而,由于兴趣使然,一年求学生涯之后吴健雄转到了物理系。吴健雄曾说:“因为芸芸繁多的物质世界,表象光怪陆离,内层却好像存在某些神秘奥妙的规律,深深吸引了我。”那时的吴健雄最崇拜的对象就是居里夫人,而她也许不会想到,20年之后,自己会因为在原子核物理方面杰出的实验工作,被誉为“中国的居里夫人”,而吴健雄的老师甚至认为,吴健雄在科学上的贡献,比居里夫人还要大。
吴健雄求学的态度是极其认真严肃的。她在中央大学读书时的同学至今还记得她如何因为一个问题想不通,夜里独坐思索,得不到答案绝不上床睡觉的情形。为了专心念书,起初与人同住的吴健雄从宿舍楼搬到平房。白天除了在教室上课,去实验室做实验,剩下的时间她就在房间里闭门读书。为了时时鞭策自己勤学不懈,吴健雄还在纸上写下“苦读”二字,置诸左右。
一间面积不过方丈,仅容一桌一椅一榻的小屋中,吴健雄总似有做不完的功课,经常宿舍的总电源都关了还可以看见她在摇曳烛光中独坐看书的身影。所以吴健雄曾经的中央大学校友孙多慈说:“吴健雄的用功是有名的。”
当一个人为了了解事情的真相,不辞辛劳地追根究底,不厌其烦地思索解决问题的新方法的时候,便会领略到“天下无难事,只怕有心人”这句话。
吴健雄进入中央大学之时,近代中国正处于一个纷争动荡的年代。吴健雄也从未忘记自己对所处环境的责任。在吴健雄进入中央大学一年后,东北爆发“九一八事变”,第二年又有日军登陆淞沪的“一二八事变”,一时间举国沸腾,民情激愤。
由于功课很好,不会被校方以课业不良理由退学,加上父亲一向支持革命,吴健雄被推选为学生游行请愿的领头人。
在动荡时代的冲击下,吴健雄越发感到只有长远地培养自己的力量,未来才能有走出困境的实力,因此在参加游行请愿之余,她更全身心地投入到物理科学的学习中。
大学四年的学习生活一晃而过。1936年8月,在叔父的资助下,吴健雄远赴美国密执安大学留学。
以中国人的身份参与“曼哈顿计划”
吴健雄到达美国加州旧金山,原本计划一周后就继续东行,到密执安大学去入学,不料这一停留,竟使她改变计划安排,在加州大学伯克利分校留了下来。
伯克利分校当时聚集了一批年轻而又具顶尖水准的物理学家,如发明和建造回旋加速器的劳伦斯,还有后来被称为“原子弹之父”的理论物理学家奥本海默。吴健雄在伯克利的表现是出类拔萃的,她的勤奋与聪慧让人刮目相看。1940年吴健雄顺利通过博士论文答辩。先后任教于美国史密斯学院、普林斯顿大学。
1942年6月,一个被称为“曼哈顿”的原子弹制造计划正式开始。这个在美国开始并改变人类历史的科学计划,集合了当时同盟国许多第一流的科学家。在这些投身计划的科学精英中,也有一位杰出的中国物理学家,那就是吴健雄。1944年3月开始,吴健雄进入哥伦比亚大学任资深科学家,并且获特殊的保密许可,以一个外国人的身份,参加当时美国最高机密的、制造原子弹的“曼哈顿计划”。
一个初到美国不过几年,不具备美国国籍的中国人,凭什么得到特殊的保密许可,参加如此机密的一个国防科学计划的核心工作?
原来,吴健雄在原子核物理研究上,一开始便有极其重要的成就。
吴健雄曾经独立地在铀原子核分裂产物碘中,观察并且确定出两种放射性惰性气体氙的半衰期、放射数量和同位素数量。吴健雄的工作使得由东岸回来的西格里大为激赏,认为她已经是可以独立做出一流工作的实验物理学家。
奥本海默对于吴健雄在核分裂方面的深刻认识,也十分清楚,每次开会讨论核分裂及原子弹相关问题时,他总是会说:“去叫吴小姐来参加,她知道所有关于中子吸收截面的知识。”
吴健雄的加入,她关于铀原子核分裂后产生的氙气对中子吸收横截面的研究成果,对于“曼哈顿计划”的顺利进展,产生了相当大的推动作用。
1945年7月16日,在新墨西哥州的一个沙漠中,人类第一颗原子弹试爆成功。它惊人的威力,使人目盲的闪光和巨大的蘑菇状云层,象征一个新时代的降临。三个星期后,投在日本广岛和长崎的两颗原子弹,终于促成了二次世界大战的结束。
有人认为,吴健雄对“曼哈顿计划”的贡献,对中国有着难以估量的重大贡献。因为,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。
李政道、杨振宁获诺贝尔奖的“幕后英雄”
1956年12月24日,美国首府华盛顿下起了大雪,风雪使得机场关闭,许多来往华盛顿至纽约间的旅客,都涌向华盛顿联合车站,改搭火车回纽约。
那天夜里,一位身形娇小的中年东方女性,也挤在人群中,独自买票坐上当晚开往纽约的最后一班火车。她的服装举止,都没有引起其他旅客特别的注意。
其实,也许他们是该注意她的。因为,这位女士在当时不仅已是世界物理学界相当出名的一位实验物理学家,而且她的这趟旅行,对人类科学的历史,也有着特别不同的意义。她这次带回纽约的实验结果,使得20世纪的物理进展,发生了革命性的重大改变,也使得两位中国科学家李政道和杨振宁,以革命性的深邃理论成就,得到了在世界科学上拥有至高地位的诺贝尔物理奖。这位女科学家就是吴健雄。
1956年4月,李政道和杨振宁对于长久以来科学家一直深信的一个科学观念,提出了大胆而革命性的质疑--宇称不守恒。然而科学上富有独创意义的猜测是伟大的,但它的实证价值必须有赖于实验。
同年5月的一天,吴健雄的办公室来了两个年轻人。
“你看,又是t-Q之谜。”吴健雄大致明白了两人的来意。
“应该进行一系列实验,我们想恭请您出山。”李政道沉吟片刻,接着强调,“先生曾经成功地验证过费米的β理论,因此想请先生指教!”
吴健雄原本计划与丈夫赴欧洲讲学,为了这次前人未曾涉足的实验,她毅然放弃了此行。
实验难度之高,精确条件要求之严苛远出乎吴健雄的设想,为此她只好到华盛顿的国家标准局实施她的实验。
实验牵动着众多科学家的心。吴健雄和她的助手们进入极其紧张的现场操作,为了不错过仪器仪表的任何一个细微变化,吴健雄每天只吃两个三明治,喝几杯咖啡,寸步不离实验室。远在纽约的李政道和杨振宁时刻惦念着实验的进程。“对于你们的假设,我抱同样的信心!”吴健雄在电话这头不断重复着这句话。
不知克服了多少困难,经受住了多少挫折,1956年12月2日,吴健雄终于得出了第一次实验结果:β射线的不对称现象非常明显。又经过各种有效的方法检测和重新验证,结果依然如此。
1957年10月,正在纽约州北部一所大学讲课的吴健雄突然接到一个电话,打电话的人是时任普林斯顿高等研究所所长的奥本海默,电话那头的他告诉吴健雄:“李政道、杨振宁获得了今年的诺贝尔奖。”
那一年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意外和不满:“这是诺贝尔委员会最大的失误。宇称不守恒的构想虽然是杨、李提出的, 但是却是吴健雄做实验发现的。”
对于自己没有得到诺贝尔奖,吴健雄显得很坦然,“我的一生,全然投身于弱相互作用方面的研究,也乐在其中,我从来没有为了得奖而去做研究工作。”“但是,当我的工作因为某些原因而被人忽视,依然是深深地伤害了我。”今天的我们不难感受到言语间些许的遗憾,这位被称为“物理科学的第一夫人”的伟大女性、科学家把自己受到的伤害长久地、深沉地藏匿起来。
“中国人还是中国人”
“中国人还是中国人”,这是建筑大师贝聿铭在评论吴健雄中国情结时说的话。
吃中餐,穿旗袍,说家乡话。61年生活他乡的吴健雄多次说过“我的根在中国,最大的希望是国家富强。”
“少小离家老大回,乡音无改鬓毛衰”。1973年,在飘泊海外37年后,吴健雄第一次回到祖国,踏上家乡的大地。她徘徊在明德校园,流连于紫薇树下,开始全力去营建这个久别的家园。
吴健雄非常关心祖国的科技教育事业。从1973年开始她多次回国讲学访问,1982年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, 1992年南京大学出版社出版了其论文演讲集《半个世纪的科学生涯》。
吴健雄对北京正负电子对撞机,合肥同步辐射加速器,台湾同步辐射加速器等大型物理实验设备的建设同样关怀备至,不仅提出许多建设性意见,还亲自参与筹建工作。同时,她还在中国物理学会、南京大学等校设立了多种奖学金,奖掖后生。
1990年5月7日,中科院南京紫金山天文台庄重宣布:将新近在太阳系发现的编号为第2752号小行星,命名为“吴健雄星”。
吴健雄在实验物理学研究上所取得的伟大成就,对当代物理学的发展所起的极其重要的推动作用如“吴健雄星”一般灿烂于寰宇,垂范于人世。 (中国青年网记者 刘敏慧编写)