吳健雄(1912.5.31-1997.2.16),美籍華人,核物理學(xué)家,在β衰變研究領(lǐng)域具有世界性的貢獻(xiàn),被譽(yù)為“東方居里夫人”、“核物理女王”、“物理學(xué)第一夫人”。吳健雄是美國物理學(xué)會(APS)歷史上第一位女性會長,也曾參與過曼哈頓計(jì)劃,是世界最杰出的實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家之一。吳健雄生于江蘇省蘇州太倉瀏河鎮(zhèn)書香門第的,父親吳仲裔提倡男女平等,創(chuàng)辦明德女子職業(yè)補(bǔ)習(xí)學(xué)校,對吳健雄的成長起了至關(guān)重要的作用。吳健雄屬“健”字輩,族人依次以“英雄豪杰”取名。乳名“薇薇”的吳健雄雖是女孩,但因排行第二,得了“健雄”這個(gè)頗為陽剛的名字。父親吳仲裔希望她不讓須眉,積健為雄。得益于父親的開明思想,吳健雄自小就能與其他兄弟一樣讀書識字。
中華民國十二年(1923年),吳健雄小學(xué)畢業(yè)后考入蘇州市第二女子師范學(xué)校。
中華民國十六年(1927年)以優(yōu)秀成績從師范學(xué)校畢業(yè),任小學(xué)教師。
中華民國十八年(1929年),吳健雄考入國立中央大學(xué)(今南京大學(xué))數(shù)學(xué)系,一年后轉(zhuǎn)入物理系讀書。
中華民國十九年(1930年),吳健雄進(jìn)入中央大學(xué),攻讀數(shù)學(xué)專業(yè)。吳健雄資質(zhì)俊秀,學(xué)習(xí)游刃有余,在求知欲的驅(qū)動下,她翻閱了一些有關(guān)X光、電子、放射性、相對論等方面的書籍,沒想到一下子便被倫琴、貝克勒爾、居里夫婦、愛因斯坦等科學(xué)巨匠給深深地吸引住了。于是,她第二學(xué)年便申請轉(zhuǎn)到了物理學(xué)系。
中華民國二十三年(1934年),在施士元的精心指導(dǎo)下,吳健雄撰寫了一篇題為《證明布喇格定律》的優(yōu)秀畢業(yè)論文,獲國立中央大學(xué)物理系學(xué)士學(xué)位,她于1934年離開了母校。畢業(yè)之后她受聘到浙江大學(xué)任物理系助教,不久進(jìn)入中央研究院從事研究工作。
中華民國二十五年(1936年),入美國加州大學(xué)伯克利分校,師從物理學(xué)界巨擘歐內(nèi)斯特·勞倫斯、塞格瑞、奧本海默等物理學(xué)“巨頭”。
中華民國二十七年(1938年),當(dāng)吳健雄正式開始做原子核物理實(shí)驗(yàn)時(shí),這還是一個(gè)全新的領(lǐng)域。
中華民國二十八年(1939年)由塞格瑞指導(dǎo)吳健雄進(jìn)行的實(shí)驗(yàn),正是研究鈾原子核分裂的產(chǎn)物,它的一項(xiàng)結(jié)果為美國制造原子彈的曼哈頓計(jì)劃做出了重要貢獻(xiàn)。
中華民國二十九年(1940年),獲得物理學(xué)博士學(xué)位后,她的學(xué)位論文發(fā)表在物理學(xué)界權(quán)威的《物理評論》上,吳健雄起初是在史密斯學(xué)院擔(dān)任講師,1944年到普林斯頓大學(xué)擔(dān)任講師,并定居于普林斯頓。
中華民國三十一年(1942年)五月三十日,在美國與袁家騮博士結(jié)婚。
中華民國三十三年(1944年)三月,她前往紐約市哥倫比亞大學(xué),作為資深科學(xué)家暫時(shí)研究,參與濃縮鈾制程,發(fā)展y射線探測器;當(dāng)時(shí)吳健雄尚未加入美國國籍,以未入籍的身份參加美國機(jī)密制造原子彈的曼哈頓計(jì)劃。
中華民國三十七年(1948年),獲聘美國物理學(xué)會會士。
1952年,任哥倫比亞大學(xué)副教授。
1956年之前,吳健雄已因在β衰變方面所作過的細(xì)致精密又多種多樣的實(shí)驗(yàn)工作而為核物理學(xué)界所熟知,同年李政道、楊振寧提出在β衰變過程中宇稱可能不守恒之后,吳健雄立即領(lǐng)導(dǎo)她的小組進(jìn)行了一個(gè)實(shí)驗(yàn),在極低溫條件下用強(qiáng)磁場把鈷-60原子核自旋方向極化,而觀察鈷-60原子核β衰變放出的電子的出射方向。他們發(fā)現(xiàn)絕大多數(shù)電子的出射方向都和鈷-60原子核的自旋方向相反。這個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí)了弱相互作用中的對稱不守恒,在整個(gè)物理學(xué)界產(chǎn)生了極為深遠(yuǎn)的影響。
1957年1月15日,吳健雄的實(shí)驗(yàn)多次證實(shí)了楊振寧、李政道的設(shè)想,她將實(shí)驗(yàn)報(bào)告整理成論文,寄到了《物理評論》。同日,哥倫比亞大學(xué)為這項(xiàng)新的發(fā)現(xiàn)史無前例地舉行了一場記者會。第二天,《紐約時(shí)報(bào)》以頭版報(bào)道了吳健雄實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。消息傳出后,世界各地的科學(xué)家,都奔往吳健雄所在的實(shí)驗(yàn)室。吳健雄也接到無數(shù)大學(xué)和實(shí)驗(yàn)機(jī)構(gòu)的邀請,要她去講述她的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。但由于某些原因,吳健雄未能與楊李二人共同獲得1957年的諾貝爾獎(jiǎng)。很多人為她感到不公,但她本人從未作出任何回應(yīng)。只是在給1988年諾貝爾獎(jiǎng)得主史坦伯格的祝賀信上寫道:“盡管我從來沒有為了得獎(jiǎng)而去做研究工作,但是,當(dāng)我的工作因?yàn)槟撤N原因而被人忽視,依然是深深地傷害了我?!?/p>
1958年,晉升哥倫比亞大學(xué)正教授,同時(shí)獲選為普林斯頓大學(xué)創(chuàng)校百年來第一位女榮譽(yù)博士,同一年她還當(dāng)選為第一位華裔美國國家科學(xué)院院士,被列入《美國科學(xué)名人錄》。
1972年,起提任普林斯頓大學(xué)物理學(xué)教授直到1980年退休。
1975年,曾任美國物理學(xué)會第一任女性會長,同年獲得美國總統(tǒng)福特在白宮授予她的國家科學(xué)勛章,這是美國最高科學(xué)榮譽(yù),1978年在以色列獲得沃爾夫獎(jiǎng)。
1975年,當(dāng)選美國物理學(xué)會會長,獲美國國家科學(xué)獎(jiǎng)?wù)隆?/p>
1982年,受聘為南京大學(xué)、北京大學(xué)、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)名譽(yù)教授,是中國科學(xué)院高能物理研究所學(xué)術(shù)委員會委員。
1982年,在南京大學(xué)開辦系統(tǒng)講座,論述了β衰變、宇稱不守恒、穆斯堡爾效應(yīng)等方面的課題。
1984年10月,吳健雄第一次回到闊別40多年的故鄉(xiāng),參加母校明德學(xué)?;謴?fù)校名暨明德樓落成典禮,獨(dú)資捐建明德學(xué)校紫薇樓。
1986年獲得南京大學(xué)榮譽(yù)博士學(xué)位。吳健雄生前多次探訪南京大學(xué)及南京大學(xué)物理系,并與導(dǎo)師南京大學(xué)教授施士元交流。
1990年,中國科學(xué)院紫金山天文臺將國際編號為2752號的小行星命名為“吳健雄星”。
1994年,吳健雄當(dāng)選為中國科學(xué)院外籍院士。
1997年2月16日,吳健雄在紐約病逝,終年85歲。遵照本人遺愿,袁家騮親自護(hù)送吳健雄的骨灰回大陸,安葬于蘇州太倉瀏河。吳健雄的墓地在太倉市明德高級中學(xué)紫薇閣旁,墓體設(shè)計(jì)由貝聿銘任設(shè)計(jì)顧問。明德學(xué)校的科技樓被命名為“吳健雄樓”,袁家騮捐贈25萬美元作為基建費(fèi)。他表示,他是瀏河的女婿。瀏河是他的第二故鄉(xiāng)。作為一個(gè)科學(xué)家,他拿不出更多的錢來,但他可請海內(nèi)外優(yōu)秀的科學(xué)家來做學(xué)校的顧問,推動明德學(xué)校的發(fā)展。
科研綜述
吳健雄為世界現(xiàn)代物理學(xué)發(fā)展作出了杰出的貢獻(xiàn),她在博士在讀期間就參加了制造原子彈的“曼哈頓計(jì)劃”,解決了連鎖反應(yīng)無法延續(xù)的重大難題,被人們稱為“原子彈之母”。她還驗(yàn)證了著名的“弱相互作用下的宇稱不守恒”和“β衰變中矢量流守恒定律”,并先后獲得了各國政府及世界著名大學(xué)頒發(fā)的榮譽(yù)、學(xué)位和獎(jiǎng)勵(lì)等,成為名副其實(shí)的“世界物理女王”。
科學(xué)貢獻(xiàn)
1.1957年用β衰變實(shí)驗(yàn)證明了在弱相互作用中的宇稱不守恒。
1956年之前,吳健雄已因在β衰變方面所作過的細(xì)致精密又多種多樣的實(shí)驗(yàn)工作而為核物理學(xué)界所熟知。1956年李政道、楊振寧提出在β衰變過程中宇稱可能不守恒之后,吳健雄立即領(lǐng)導(dǎo)她的小組進(jìn)行了一個(gè)實(shí)驗(yàn),在極低溫(0.01K)下用強(qiáng)磁場把鈷-60原子核自旋方向極化(即使自旋幾乎都在同一方向),而觀察鈷-60原子核β衰變放出的電子的出射方向。他們發(fā)現(xiàn)絕大多數(shù)電子的出射方向都和鈷-60原子核的自旋方向相反。就是說,鈷-60原子核的自旋方向和它的β衰變的電子出射方向形成左手螺旋,而不形成右手螺旋。但如果宇稱守恒,則必須左右對稱,左右手螺旋兩種機(jī)會相等。因此,這個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí)了弱相互作用中的宇稱不守恒。由此,在個(gè)物理學(xué)界產(chǎn)生了極為深遠(yuǎn)的影響。
2.1963年用實(shí)驗(yàn)證明了核β衰變在矢量流守恒定律
吳健雄對β變的一系列實(shí)驗(yàn)工作,特別是1963年證明的核β衰變中矢量流守恒定律,是物理學(xué)史上第一次由實(shí)驗(yàn)定實(shí)電磁相互作用與弱相互作用有密切關(guān)系,對后來電弱統(tǒng)一理論的題出起一重要作用。
3.在β衰變研究在的其他貢獻(xiàn)
關(guān)于β衰變的研究對原子核物理和粒子物理的發(fā)展具有極重要的意義。吳健雄從事這一專門領(lǐng)域的研究多年,被公認(rèn)為是這方面的權(quán)威。證實(shí)了β譜形狀的源效應(yīng),澄清了早期β衰變理論中的一些錯(cuò)誤,支持了費(fèi)米理論。對β衰變的各種躍遷,特別是禁戒躍遷的全部級次進(jìn)行了系統(tǒng)的研究,豐富和完善了β衰變的理論。對雙β衰變的研究。1970年,吳健雄等報(bào)道了一次在美國克里夫蘭附近的一個(gè)600余米深的鹽礦井內(nèi)進(jìn)行的48Ca雙β衰變則實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)選在深礦井內(nèi)是為了盡量減少宇宙線的背景輻射。
4.關(guān)于量子力學(xué)的基本理論方面的實(shí)驗(yàn)
吳健雄1935年愛因斯坦、波多爾斯基、羅森發(fā)表了一篇論文,對哥本哈根學(xué)派創(chuàng)立的量子力學(xué)描述的完備性提出了疑問,他們的看法可歸結(jié)為一個(gè)佯謬。由于對量子力學(xué)關(guān)于物理量可測度性及幾率概念的認(rèn)識有不同看法,愛因斯坦始終認(rèn)為應(yīng)當(dāng)有一種理想的、確定的、對物理實(shí)質(zhì)有完備敘述的理論出現(xiàn)以代替目前的量子力學(xué)數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu),因而導(dǎo)了后來有“隱變量理論”的出現(xiàn),即認(rèn)為量子力學(xué)中的“概率”乃是對某些目前未知的“隱變量”作某種平均的結(jié)果。因此,幾十年來有一些物理學(xué)家企圖尋覓這些“隱變量”以建立新的、完備的量子力學(xué),但均未成功。而另一些物理學(xué)家則否認(rèn)有這些“隱變量”存在,事實(shí)上已有人證明在希爾伯特的某些條件下,目前的量子力學(xué)的數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)是不容隱變量存在的。
吳健雄等早在1950年就發(fā)表了一篇關(guān)于“散射湮沒輻射的角關(guān)聯(lián)”的文章,實(shí)驗(yàn)表明具有零角動量的正、負(fù)電子對湮沒后發(fā)出的兩個(gè)光量子,如狄拉克理論所預(yù)料,將互成直角而被極化,也證明正電子與負(fù)電子的宇稱相反,說明與目前的量子力學(xué)并無矛盾。1975年吳健雄等又發(fā)表了一篇題為“普頓散射的湮沒光子的角關(guān)聯(lián)以及隱變量”的文章,報(bào)道他們測得的在一很寬的散射角范圍內(nèi)到達(dá)符合的康普頓散射光子的角分布,其結(jié)果與假設(shè)電子與正電子有相反的宇稱為前提而得到的標(biāo)準(zhǔn)的量子力學(xué)計(jì)算相符。J.S.貝爾(Bell)在1964年曾對任何局部隱變量理論所能預(yù)言的角分布取值圍作了限定,而吳健雄等所觀察到的角分布在假設(shè)通常的量子力學(xué)康普頓散射公式是正確的前提下并不符合貝爾的限定,這樣也就再次對局部隱變量理論作了否定,從而在更高程度上支持了量子力學(xué)的正統(tǒng)法則。
5.μ子、介子和反質(zhì)子物理方面的實(shí)驗(yàn)研究
從60年代中期開始的10年間,吳健雄集中力量從事這一中、高能物理領(lǐng)域的實(shí)驗(yàn)工作。發(fā)表了大量論文,有不少工作富有首創(chuàng)性和很高的學(xué)術(shù)價(jià)值。
μ子物理方面的工作包括:Sn,Nd,W等元素的μ子X射線的同位素移的測定;209Biμ子X射線的磁偶極和電四極矩超精細(xì)相互作用的研究;近10種μ子原子中核γ射線的測定等。
介子和反質(zhì)子物理方面的工作主要是利用布魯克海文國家實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的交變梯度同步加速器產(chǎn)生的強(qiáng)大的K-,Σ-和粒子流,以高分辨率Ge(Li)探測器為工具,用奇異原子方法準(zhǔn)確地測定了這些粒子的質(zhì)量和磁矩。
6.穆斯堡爾效應(yīng)的測量及其應(yīng)用方面的工作
在1958年發(fā)現(xiàn)穆斯堡爾效應(yīng)之后,吳健雄就開始對它進(jìn)行深入研究。他們專門研制了一種閉環(huán)氦致冷器用于低溫穆斯堡爾效應(yīng)研究,其溫度控范圍為20—300K,對于放射源或庫侖激發(fā)源均可使用。他們用庫侖激發(fā)后產(chǎn)生的穆斯堡爾效應(yīng),分別測量了鎢同位素(182,184,186W)和鉿同位素(176,178,180Hf)的第一激發(fā)2+態(tài)中的電四極矩的比率,并與轉(zhuǎn)動模型所預(yù)期的結(jié)果作了比較。
在1978年,他們進(jìn)一步用一個(gè)3He/4He稀釋致冷器使穆斯堡爾測量得以在低至0.03K的溫度下進(jìn)行,以研究氧高鐵血紅素的磁性質(zhì)與弛豫特性,結(jié)果表明在約0.13K時(shí)該血紅素進(jìn)行磁躍遷;利用這一裝量還在諸如收體溫術(shù)、弛豫效應(yīng)、與溫度有關(guān)的超精細(xì)場的研究等方面進(jìn)行了一些實(shí)驗(yàn),得出了許多有意義的結(jié)果。
7.其他實(shí)驗(yàn)工作
吳健雄在實(shí)驗(yàn)核物理方面的研究工作涉及面廣。她尤其注意實(shí)驗(yàn)技術(shù)的不斷改進(jìn),曾對多種核輻射測器的開發(fā)、改進(jìn)做出了貢獻(xiàn),例如薄窗蓋革計(jì)數(shù)器、某些塑料閃爍探測器、Ge(Li)半導(dǎo)體探測器等。至于所涉足的實(shí)驗(yàn)工作,較早斯完成的有某些方射性同位索的分析,慢中子速度譜儀研究(多種材料),中子在正氫和仲氫中的散射以及核力范圍的探討,在氣體中形成電子偶素時(shí)電場影響的研究,延遲符合技術(shù)用于測42Ca和47Sc的激發(fā)態(tài)的壽命,中子與3He的相互作用的研究,高能級發(fā)出的內(nèi)轉(zhuǎn)換譜線的觀察、對正電子譜及正電子湮沒的研究等等。
學(xué)術(shù)論著
1934年,撰寫了《證明布喇格定律》論文。
1950年就發(fā)表了一篇關(guān)于“散射湮沒輻射的角關(guān)聯(lián)”的文章。她與S.A.茲科夫斯基(Moczkowski)合著有《β衰變》一書;在K.西格邦(Siegbahn)所編《α-,β-和γ-射線譜學(xué)》一書中,吳健雄也是關(guān)于β衰變和β相互作用部分的撰稿人。前面所述兩項(xiàng)主要學(xué)術(shù)成就實(shí)際上也都與β衰變研究直接有關(guān)。
1975年,吳發(fā)表了“普頓散射的湮沒光子的角關(guān)聯(lián)以及隱變量”的文章。
1992年,南京大學(xué)出版社出版了其論文演講集《半個(gè)世紀(jì)的科學(xué)生涯》。
以色列人設(shè)立了沃爾芙獎(jiǎng),專為那些應(yīng)得而未得到的諾貝爾獎(jiǎng)落選者而設(shè)。吳健雄是該獎(jiǎng)第一位得主,獎(jiǎng)金甚至超過諾貝爾獎(jiǎng)。復(fù)旦大學(xué)出版社新近推出的江才健著《吳健雄》一書。
1986年,在南京大學(xué)設(shè)立“吳健雄、袁家騮”獎(jiǎng)學(xué)金,以表彰在物理實(shí)驗(yàn)方面有突出表現(xiàn)的學(xué)生。
1988年,吳健雄以她父親的名義設(shè)立了"紐約吳仲裔獎(jiǎng)學(xué)金基金會"。
1990年,國際編號為2752號的小行星被命名為“吳健雄星”。
1992年,南京大學(xué)物理系建立“吳健雄圖書館”,東南大學(xué)建立“東南大學(xué)吳健雄實(shí)驗(yàn)室”。1992年,四位諾貝爾獎(jiǎng)得主:李政道、楊振寧、丁肇中、李遠(yuǎn)哲,在臺北發(fā)起成立“吳健雄學(xué)術(shù)基金會”。
1994年,當(dāng)選為中國科學(xué)院外籍院士。中國設(shè)立“吳健雄物理獎(jiǎng)”、“吳健雄袁家騮自然科學(xué)基金會”。南京大學(xué)、東南大學(xué)、明德中學(xué)先后設(shè)立“吳健雄獎(jiǎng)學(xué)金”。
1991獲代表理工界最高榮譽(yù)的普平紀(jì)念獎(jiǎng)?wù)拢ǐ@獎(jiǎng))
1986美國自由女神像建立一百周年慶典時(shí),獲艾麗斯島榮譽(yù)獎(jiǎng)(獲獎(jiǎng))
1978在以色列獲得沃爾夫獎(jiǎng)(獲獎(jiǎng))
1978獲沃爾夫基金會首次頒發(fā)的沃爾夫獎(jiǎng)(獲獎(jiǎng))
1975獲美國國家科學(xué)獎(jiǎng)?wù)拢ǐ@獎(jiǎng))
1975獲美國國家科學(xué)獎(jiǎng)?wù)拢ǐ@獎(jiǎng))
1974獲美國工業(yè)研究雜志年度科學(xué)家獎(jiǎng)(獲獎(jiǎng))
1974美國紐約科學(xué)院普杰獎(jiǎng)(獲獎(jiǎng))
1971美國西格瑪·代爾塔·艾普斯隆學(xué)社五十周年獎(jiǎng)(獲獎(jiǎng))
1962獲美國富蘭克林學(xué)社魏德瑞爾獎(jiǎng)?wù)拢ǐ@獎(jiǎng))
1959獲美國研究法人獎(jiǎng)(獲獎(jiǎng))
1959美國大學(xué)婦女協(xié)會年度成就獎(jiǎng)(獲獎(jiǎng))
沒有吳健雄的實(shí)驗(yàn)結(jié)果,李政道、楊振寧二人的理論只能是一種構(gòu)想,吳健雄的實(shí)驗(yàn)結(jié)果改變了這一切,吳健雄應(yīng)該當(dāng)之無愧地與他們共同分享諾貝爾獎(jiǎng)。(1988年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)得主史坦伯格評) ?
吳健雄為世界頂尖的女性實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家,她的意志力和對工作的投身,使人聯(lián)想到居里夫人,但是她更加的入世、優(yōu)雅和聰慧。(諾貝爾獎(jiǎng)得主賽格瑞評)
她是我知道的一個(gè)最有才氣和最漂亮的實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家。(阿瓦瑞茲評)
吳健雄先生不僅是太倉人民的驕傲,也是中國物理學(xué)界、中國科學(xué)界的驕傲,吳健雄奮進(jìn)不息的科學(xué)生涯,勇于創(chuàng)新的大師風(fēng)范,情系桑梓的愛國情懷,給當(dāng)代的中國科學(xué)工作者樹立了榜樣,要學(xué)習(xí)和發(fā)揚(yáng)她的科學(xué)精神,繼承她自強(qiáng)不息、百折不撓的科學(xué)激情。(中國科學(xué)院副秘書長曹效業(yè)評)
中國人還是中國人。這是建筑大師貝聿銘在評論吳健雄中國情結(jié)時(shí)說的話。
吳健雄教授和袁家騮教授均將他們半個(gè)世紀(jì)的生涯奉獻(xiàn)給了崇高的科技事業(yè),道德文章,堪為當(dāng)代青年人效法的楷模。(南京大學(xué)物理系教授、中科院院士馮端評)
吳健雄不僅在物理學(xué)領(lǐng)域取得了許多重要發(fā)現(xiàn),她還為現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)物理學(xué)奠定了很高的標(biāo)準(zhǔn),這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)永遠(yuǎn)不會過時(shí)。(美國傳記作家評)
吳健雄堪稱進(jìn)入世界一流物理學(xué)家行列的中國女性第一人,她是20世紀(jì)華人婦女的杰出代表,吳健雄奮進(jìn)不息的科學(xué)生涯,勇于創(chuàng)新的大師風(fēng)范,情系桑梓的愛國情懷,給當(dāng)代的中國科學(xué)工作者樹立了榜樣。對吳健雄先生的最好緬懷,就是要學(xué)習(xí)和發(fā)揚(yáng)她的科學(xué)精神,繼承她自強(qiáng)不息、百折不撓的科學(xué)激情。(北方網(wǎng)評)