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吳健雄

2008-11-16

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吳健雄

  美籍華人,核物理學(xué)家,1912 年 5 月 31 日(陰歷 4 月 29 日)出生。原籍江蘇蘇州太倉瀏河,生于上海市閔行區(qū)。

  她出身于書香門第。父親吳仲裔在家鄉(xiāng)創(chuàng)辦了明德女子職業(yè)補(bǔ)習(xí)學(xué)校。由于父母提倡男女平等,吳健雄從小就能與其兄弟一樣讀書識字。在家鄉(xiāng)讀完小學(xué), 1923 年考入蘇州市第二女子師范學(xué)校, 1927 年以優(yōu)秀成績從師范學(xué)校畢業(yè),任這一所小學(xué)教師。兩年后考入南京國立中央大學(xué)數(shù)學(xué)系,一年后轉(zhuǎn)入物理系, 1934 年獲得學(xué)士學(xué)位后,受聘到浙江大學(xué)任物理系助教,后進(jìn)入中央研究院從事研究工作, 1936 年入美國加利福尼亞大學(xué), 1940 年獲博士學(xué)位, 1942 年在美國與袁家騮博士結(jié)婚, 1944 年參加了“曼哈頓計(jì)劃”(研制原子彈), 1952 年任哥侖比亞大學(xué)副教授, 1958 年升為教授,同年,普林斯頓大學(xué)授予她名譽(yù)科學(xué)博士稱號,并當(dāng)選為美國科學(xué)院院士, 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,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)等校的名譽(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 ,1994年當(dāng)選為中國科學(xué)院首批外籍院士。吳健雄以其卓越的貢獻(xiàn)贏得了崇高的榮譽(yù)。1958年普林斯頓大學(xué)授予她名譽(yù)科學(xué)博士稱號,這是該大學(xué)首次把這個榮譽(yù)學(xué)位授予一位女性。她還獲得其它15所大學(xué)的名譽(yù)學(xué)位。美國總統(tǒng)授予她1975年國家科學(xué)勛章。1978年她獲得國際性的沃爾夫基金會首次頒發(fā)的獎金。她受聘為南京大學(xué)、北京大學(xué)、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)等校的名譽(yù)教授,中國科學(xué)院高能物理研究所學(xué)術(shù)委員會委員。

  1997 年2月16日在紐約病逝,終年 85 歲。遵照她本人生前的愿望,吳健雄的骨灰安放在她的故鄉(xiāng)中國江蘇太倉瀏河鎮(zhèn)。紀(jì)念館建于母校東南大學(xué)校園內(nèi)。

  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。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),下面再就吳健雄在β衰變研究方面的學(xué)術(shù)成就作些補(bǔ)充。

  (1) 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誤,支持了費(fèi)米理論。

  (2) 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。

  (3) 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 600 余米深的鹽礦井內(nèi)進(jìn)行的 48 Ca 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)的基本哲學(xué)方面的實(shí)驗(yàn)

  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; 209 Bi μ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 ( 182,184,186 W) 和鉿同位素 ( 176,178,180 Hf) 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 3 He/ 4 He 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電場影響的研究,延遲符合技術(shù)用于測 42 Ca 和 47 Sc 的激發(fā)態(tài)的壽命,中子與 3 He 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。

  在浩渺的星空,有一顆小行星,它的名字叫“吳健雄星”,是1990年中國科學(xué)院紫金山天文臺以世界著名物理學(xué)家吳健雄的名字命名的。吳健雄女士以其對物理學(xué)的杰出貢獻(xiàn),贏得了全世界的贊譽(yù),也為自己贏得了“中國的居里夫人”的桂冠,并最終將自己的名字留在了永恒的星空。

  吳健雄出生于江蘇太倉,1929年她以最佳成績由蘇州女師畢業(yè),并獲準(zhǔn)保送進(jìn)入東南大學(xué)前身中央大學(xué)。但按當(dāng)時的規(guī)定,師范學(xué)生保送上大學(xué)需要先教書,服務(wù)一年。于是她進(jìn)入私立中國公學(xué)任教并繼續(xù)學(xué)習(xí)。當(dāng)時胡適在該校兼任校長并講授“清朝三百年思想史”課程。一次考試之后,胡適改完卷子興奮地對同在公學(xué)執(zhí)教的楊鴻烈、馬君武說:“我從來沒有看到一個學(xué)生,對清朝三百年思想史闡述得這么透徹,我打了一個100分。”楊、馬二人聞言,也說班上有個學(xué)生總得一百分。三人分別把這個學(xué)生的名字寫了下來,拿出來一看,居然都是“吳健雄”。三位老師開懷大笑:“怪不得她能保送進(jìn)中大呢!”

  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。

  中大物理系有許多名師,有研究光學(xué)的系主任方光圻,有天文學(xué)家張鈺哲,有教電磁學(xué)的專家倪尚達(dá),后來又來了一位教授近代物理的施士元。施士元在法國巴黎大學(xué)鐳研究所跟隨居里夫人做研究多年,是居里夫人為中國培養(yǎng)的惟一的博士。教學(xué)之余,他向同學(xué)們講述了居里夫人的種種逸事,這些都使得對居里夫人崇拜有加的吳健雄備感親切。那個時候,不管是在教室,還是宿舍和飯?zhí)茫瑓墙⌒劢?jīng)常都會說到居里夫人如何如何,仿佛居里夫人是一位她所熟悉、景仰的長輩似的。“那時,居里夫人是吳健雄的典范”,數(shù)十年以后吳健雄的許多同學(xué)還都是眾口一詞地這么說。

  當(dāng)時,中大的女學(xué)生宿舍在北極閣山下的石婆婆巷,是一片屬于教會的樓房,有東、西、南、北4座樓,房間有大有小,大的住6人,小的住3人,最小的只容1人。吳健雄住南樓,起初與人同住,后來為專心念書,便搬到南樓后面平房中的小屋中閉門讀書,很少參與娛樂活動,節(jié)假日也難得出去。她有位叔父在南京任職,星期天總是開車來校,想接侄女到郊外“換換腦筋”,可每次載走的總是她的同學(xué)。越是這樣,她叔父越是擔(dān)心她的身體,越是要拉她出去“透透空氣”,但總是很難說得動她。

  對于這一切,施士元都是看在眼里,喜在心上。

  就在吳健雄進(jìn)入中大的第二個年頭,日寇在我國東北發(fā)動了“九·一八”事變;第三年,日寇又在上海挑起了“一·二八”事變。吳健雄是位很溫和的學(xué)生,但是在民族存亡的生死關(guān)頭,她在教室里再也坐不住了。1931年“九·一八”事變之后的12月,她冒雪參加了總統(tǒng)府門前的靜坐示威活動,逼得蔣介石不得不出來向?qū)W生作個交代。不久以后,吳健雄還成了大家公推的學(xué)生示威游行的領(lǐng)頭人。

  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。帶著師友的殷切厚望,她于1934年離開了母校,不久即赴美繼續(xù)深造。

  此后歷經(jīng)數(shù)十年的艱苦奮斗,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)位和獎勵等,成為名副其實(shí)的“世界物理女王”。

  吳健雄先生逝世2年后,1999年,中共中央、國務(wù)院批準(zhǔn)在其母校――東南大學(xué)校園內(nèi)建造吳健雄紀(jì)念館。

  吳建雄紀(jì)念館建筑面積2129平方米,整體4層,地下一層。紀(jì)念館造型莊重樸實(shí)、簡潔對稱。紀(jì)念館不僅對吳建雄的生平業(yè)績進(jìn)行了充分展示,而且陳列了由吳健雄家屬和美國哥倫比亞大學(xué)捐贈的大批遺物,包括她生前所獲得的獎?wù)隆ⅹ劆睢⒆C書、聘書,有關(guān)文件、書籍,朋友及要人贈送的書畫、物品、日常生活用品等。

  主要榮譽(yù)

  1958年,當(dāng)選中華民國中央研究院院士;當(dāng)選為第一位華裔美國國家科學(xué)院院士。

  1975年,當(dāng)選為第一位美國物理學(xué)會女會長。

  1975年,獲美國國家科學(xué)獎?wù)隆?

  1978年,獲沃爾夫基金會首次頒發(fā)的沃爾夫獎。

  1986年,美國自由女神像建立一百周年慶典時,獲艾麗斯島榮譽(yù)獎。

  1986年,楊振寧、李政道、丁肇中和李遠(yuǎn)哲四位諾貝爾獎得主發(fā)起在臺北創(chuàng)立吳健雄學(xué)術(shù)基金會。

  1990年,南京紫金山天文臺將國際編號為2752號的小行星被命名為“吳健雄星”。

  1991年,獲代表理工界最高榮譽(yù)的普平紀(jì)念獎?wù)隆?

  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”、“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“吳健雄獎學(xué)金”。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“吳健雄實(shí)驗(yàn)室”。1997年吳健雄逝世后,1998年“吳健雄墓園”在明德中學(xué)校內(nèi)建成。明德學(xué)校建立“吳健雄科技樓”、“明德樓紀(jì)念館”。2002年,東南大學(xué)建立“吳健雄紀(jì)念館”。

  曾獲美國普林斯頓大學(xué)、耶魯大學(xué)、哈佛大學(xué),中國南京大學(xué)、北京大學(xué),中國科技大學(xué),臺灣中央大學(xué)等16所大學(xué)榮譽(yù)博士學(xué)位。

  一生獲得眾多獎項(xiàng),獎譽(yù)等身。被稱為:世界物理女王、原子彈之母、原子核物理的女王、中國居里夫人、物理科學(xué)的第一夫人、最偉大的實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家。

標(biāo)簽: 吳健雄     

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