吳健雄(1912-1997)物理學界頂級人物，山東無錫榮巷人。她對20世紀的實驗化學學有一系列的重大貢獻。其中最為人稱道的是1956年夏季至1957年1月完成的用鈷60作β衰變的實驗。這個實驗發覺了宇稱在弱互相作用下的不守恒,推翻了一個被當時數學學界的絕大多數科學家視為不容置疑的“宇稱守恒定理”,打開了數學學的新視野,奠定了她在數學學史上的不朽地位。
1.她與楊振寧、李政道一起,
促使了一個現代數學學上的重大發覺
1957年,對全世界的華人來說,是具有特殊意義的一年。兩位華人數學學家——李政道、楊振寧——以她們革命性的貢獻得到了這一年的諾貝爾化學學獎。這是華人科學家首次獲得這些獎勵。
李、楊得獎的緣由是眾所周知的。
1954年至1956年間,在對最輕的奇特粒子(即后來稱為K介子的粒子)衰變過程的研究中,人們發覺,有一種粒子衰弄成兩個π介子,稱為θ介子;另一種粒子衰弄成三個π介子,稱為τ介子。精確的檢測表明θ與τ具有相同的質量、壽命、電荷等性質,是同一種粒子。并且,從角動量和宇稱守恒的要求看,θ與τ不可能是同一種粒子。
一時間,這一疑難困惑著數學學界,成為熱門的“θ-τ之謎”。
大多數化學學家覺得這是兩個不同粒子,只是它們的奇特之處還未能解釋。仍然關注著這個問題的李政道、楊振寧到1956年夏天看法有了突破。
她們懷疑：是不是化學學家仍然相信，也的確從來沒有出現過困難的“宇稱守恒定理”在弱作用下不一定好使？
假如這個假設創立,那就可以把θ、τ看作是同一種粒子的兩種不同的衰變模型。這樣謎團就解開了。于是,她們從這一方面著手,檢索了大量的理論文獻和實驗資料。
她們驚訝地發覺,到那時為止,所有早已做過的實驗都沒有證明過弱互相作用中宇稱是否守恒,都與弱作用下宇稱是否守恒問題無關,而整個數學學界居然沒有人注意到這個情況。到6月,她們完成了關于這個問題的一篇論文。
李、楊論文的題目是《弱互相作用中宇稱守恒的剖析》,發表在1956年10月1日出版的《物理評論》第104卷第1期第254頁至258頁。沒有任何征兆表明編輯部非常注重這篇稿子。每篇論文的內容,就是非常簡明的論文摘要概括了的兩句話:“β衰變和超子與介子衰變中的宇稱守恒問題已被檢測過。建議了在這種互相作用中可以測試宇稱守恒的可能的實驗。”
遺憾的是,并沒有多少人響應她們的建議。由于從來沒有人做過這樣的實驗,但是實驗的條件和要求也很復雜。
只有一個人為之心神不寧。這個人就是吳健雄。
吳健雄對宇稱問題本來并未很在乎,在李政道第一次向她介紹他與楊振寧研究的這個問題時,她就倍感了問題的重要性。在為李政道、楊振寧的設想提供參考意見的幾次討論后,她決定立刻著手李、楊建議的實驗中的第一項實驗。
創造科學革命的宇稱不守恒實驗裝置
幾個月以后,她和國家標準局的科學家安伯勒(E.)等合作的實驗完成了,得到了明晰的結果,因而肯定了李、楊對弱作用中宇稱是否守恒的指責,探明了“宇稱守恒定理”不適用的范圍,促使了一場“對稱性革命”。
2.選擇哪些樣的化學學實驗
是對實驗化學學家眼力、品位和能力的
檢驗
吳健雄是第一個看出了李、楊宇稱指責的深刻意義、第一個組織實驗進行探察、第一個發覺宇稱在弱作用下不守恒的實驗化學學家。
化學學定理是不分左右的,這是自從近代數學學成立以來始終毫無疑惑的“基本原理”。這樣一種觀念牢牢地搶占了化學學家的腦子,宇稱不守恒根本不能步入她們的視野。當時在數學學前沿有影響的化學學家,都不相信宇稱會出現不守恒的情況。
費曼、布洛赫、泡利對李、楊的指責都很不以為然。在吳健雄以后接任俄羅斯數學學會會長的阮姆西當時曾想做這個實驗,但經費曼一說,無法堅持。
與吳健雄同在阿根廷學院化學系的高溫化學學家加爾文(R.)在得悉吳健雄的實驗結果后,曾很快作出了李、楊建議的另一組實驗,曾經吳健雄曾爭取他的合作,但因為他并不看好這個課題,忙著他覺得更重要的工作去了。
化學學刊物上有著各類各樣的實驗設想,實驗化學學家既遭到本身知識、經驗的限制,又遭到實驗設備、實驗經費等條件的牽連,只有確信自己所要做的實驗的意義,能夠投入人力物力財力去做這項工作。
楊振寧說:“吳健雄的工作以精準見稱于世,并且她的成功還有更重要的緣由:1956年你們不肯做測試宇稱守恒的實驗,為何她肯去做此困難的工作呢?由于她頗具慧眼,覺得宇稱守恒雖然不被推翻,此一基本定理也應被測試。這是她的過人之處。”
吳健雄做化學實驗向來以精確見稱
3.一個值得從數學學史的角度認真研究的問題
現今的人們(包括許多化學學家和科學史專家)常常單說李、楊“發現了弱互相作用下的宇稱不守恒”,假如同時提到李、楊、吳,則說李、楊“發現”,吳等“證明了李、楊的發覺”。可以肯定地說,這兩樣說法都很有商榷的余地。
楊振寧后來追憶當時的情況,說:“在哪個時侯,我并沒有押寶在宇稱不守恒上,李政道也沒有,我也不曉得有任何人押寶在宇稱不守恒上。”
還有一種相當流行的說法是:“李、楊提出了宇稱在弱互相作用中不守恒的原理,吳健雄等的實驗證明這個原理是正確的”。
應當如何看待在這場化學學革命中由李、楊與吳健雄分別代表的理論和實驗兩方面不同的地位？
實際上,這兒是“一系列過程”,其中最關鍵的是兩項緊密相關而又應當有所區別的發覺。
李、楊從θ-τ問題,深入到弱作用中的宇稱問題,通過研究發覺：弱作用中的宇稱守恒沒有證據。這是一個發覺,發覺了問題和解決問題的方向與途徑。
吳健雄率先組織實驗偵測弱作用中宇稱情況,發覺弱作用中宇稱是不守恒的。這是另一個發覺,發覺了人類未曾見過、也未曾檢測過的自然現象(自然規律)。
這兩項緊密相關而又有所區別的發覺,打開了數學學的新視野,促使了人對自然認識的一個根本性改革。我們是不是應當把宇稱在弱互相作用中不守恒的發覺稱之為“李-楊-吳宇稱發覺”物理學界頂級人物，這樣也許對這場數學學史上可謂革命的風波在理論與實驗兩方面的貢獻,更為公允和客觀。
“李-楊-吳宇稱發覺”深刻地改變了我們以前對自然的想法,對化學學形成了重大而深遠的影響。沒有“李-楊-吳宇稱發覺”,就不會有弱矢量流守恒定理的發覺,也就不會有弱作用與電磁作用統一的發覺。那些都已為數學學后來的發展所證明。
“李-楊-吳宇稱發覺”是華人科學家第一次在純科學中形成震驚世界的影響,它對于改變華人在世界科學發展史上的地位和形象,具有重大的歷史意義。中華民族的歷史,將永遠記得她們的偉大貢獻。
4.她的貢獻,
可以與許多一流數學學家相比較
吳健雄一生的工作主要在β衰變上。她使β衰變成為“最敏感、最實際和最有力的”,“研究弱互相作用的偵測手段”,“一次又一次地對研究弱互相作用起了重要作用。”
她有十五項重要的科學工作,包括:
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(1)關于軔致幅射和核裂變研究(1938);
(2)β譜的形狀(1946);
(3)宇稱不守恒;
(4)矢量流守恒假定(1962-1964);
(5)雙β衰變和輕子守恒(1970);
(6)第二類流CVC理論(1977);
(7)放射性和基態圖;
(8)奇異原子;
(9)穆斯堡爾譜學及其應用;
(10)湮滅量子的本征宇稱;
(11)康普頓散射湮滅光子的角作用和隱變量;
(12)血紅蛋白;
(13)正電子偶;
(14)粒子偵測和儀器;
(15)超高溫核化學,等等。
吳健雄時代的數學學發覺,雖然是中級知識分子,假若不做數學學研究,也所知不多，就是想了解,也不這么容易。所以對于吳健雄的數學學貢獻,通常人是沒有哪些概念的。
加洲理工大學的諾貝爾獎獲得者福勒(A.)觀察后說:“她的β衰變研究最重要的是不可思議的精密度,我們的實驗室也做同一領域的研究,她比我們做得好……那些想重復她的實驗以及與她競爭的人,發覺她總是對的。”
吳健雄的工作是數學學史中不可忽視的里程碑
5.她是同時代華人男性科學家的
杰出代表,是中華民族永遠的
驕傲
男性接受科學方面的高等教育并步入到學術界,在世界歷史上都是比較晚的事情。
日本在1861年,美國在1878年,英國在1885年,開始容許男性步入學院學習。但直至19世紀末20世紀初,男性步入高等教育仍有很大困難。
很能說明問題的一個反例是,艾米·諾特爾(Emmy)——一個幫愛因斯坦相對論和具象代數學完善了物理基礎的偉大的女物理家,她堅持讀完了學院,并取得了博士學位。并且她一直不能謀到任何一種學術職位。十分賞識諾特爾的大衛·希爾伯特(愛因斯坦的引力理論的作藥量的發覺者),在1915年約請她加入她們在哥廷根的工作。他企圖為她爭取到無償授課的權力,但沒有成功。開課的申請被當局以“與法律不相宜的要求”為由而拒絕了。在1908年通過的一項細則規定,只有女人才有開課的權力。在教務會上,希爾伯特憤怒地責問:“這是學院,還是浴池?”。1918年,婦女的法律地位得到改善。經過教務會組織的口試,諾特爾總算獲得授課的權力。
在中國,男性受教育的權力是在19世紀末被提上日程的。
1897年,梁啟超作《倡設女學堂啟》指出,辦女學堂,使男子接受教育,這樣,“上可相夫,下可教子,近可宜家,遠可善種。婦道既昌,千室悖逆”。
整整六年后,梁啟超作《學部奏定男子師范學堂章程折》,向朝庭報告說:“京外臣工條奏請辦女學堂者,不止一人一次。……且最近京外官商士民成立女學堂,所在多有。”提出制定章程加以規范。
1919年3月,國民政府教育部發布的《全國教育計劃書》提出,在上海籌設一所男子高等師范分校,以應時勢之需,之后再在各市擇要增設。
1920年夏,北京高等師范分校在中國學院歷史上首開女禁,招收即將女孩8名、旁聽生50名,與男人同堂學習,導致社會風靡。
從這兒可以看見,單就時間來說,在中國,男性步入高等教育領域比西方晚不了多少。并且,因為實際的社會發展程度、經濟發展程度的落后,男性受教育的普遍程度與西方比,有十分大的差別。
對于華人來說,形成世界性的科學影響是以接受西方科學教育為前提的。華人男性出國留學到20世紀初始有記錄。
吳健雄1930年步入國立中央學院(南高師是其前身)讀書,1934年結業。正是在這個中國現代男子高等教育的重要發祥地之一,她得到了當時國外最好的高等教育。結業之后先到廣東學院做了一年助教;后到北京,步入設在亞爾培路的中央研究院化學研究所,在我國第一代海外留學歸來的女博士顧靜徽男士領導下從事波譜學研究。1936年,吳健雄赴美留學,她應當算作華人男子向海外求學的第二代了。
男子海外求學的第一代人中不僅化學學家顧靜徽,還有革命家秋瑾,文學家陳衡哲(1921年時的西南學院的第一位、也是全省惟一一位華人女院長)等。第一代男子在海外接受了高等教育,回到國外,或涉足革命,促進了中國社會的進步;或步入了學院和學術界,起了傳播薪火的作用。
在吳健雄這一代華人男性科學屋內,形成了一批有影響的數學學人物。
向下滑動閱覽（以下年份為原文發表時的生卒年份）
其中有代表性的,可以列舉:
王明貞(1906-);
何澤慧(1914-);
王承書(1912-1994);
周如松(1912-);
陸士嘉(1911-1986);
林蘭英(1918-2003);
謝希德(1921-2000)等。
與他們同時代或稍晚些的其他領域的女科學家:
物理家黃量(1920-);
地質學家池際尚(1917-1994);
基巖古生物學家郝詒純(1920-);
天文學家葉叔華(1927-);
計算機科學家夏培肅(1923-);
我國婦嬰衛生事業的拓荒者楊崇瑞(1891-1983);
護理事業的開拓者聶毓禪(1903-);
世界知名婦產科學家林巧稚(1901-1983);
兒童少年衛生學家、醫學教育家葉恭紹(1908-1998)等等。
與那些杰出女人相比,吳健雄的貢獻和影響更具有世界性質,由于她常年工作在20世紀的世界科學中心。
當1936年吳健雄赴美留學時,奧本海默等一批日本青年學者從法國學成回國,科學的重心開始向國外轉移。隨即,因為第二次世界大戰對亞洲的影響,愛因斯坦、費米等一大批法國科學家遷往加拿大,即將確立了英國在世界科學中的中心地位。在這一過程中,吳健雄開疆拓土,獨領一方。
40年代她即成為β衰變實驗方面享有國際名聲的一流專家。
50年代她與李政道、楊振寧完成了宇稱發覺。
60年代她組織了矢量流守恒實驗。
70年代她連任為德國化學學會會長,與密立根、康普頓、奧本海默、拉比、費米等一樣成為數學學的一代旗手。
因為吳健雄的出眾的數學學工作,她被耶魯學院和耶魯學院等20多所知名院校授予榮譽博士學位或聘為榮譽院士,獲得了包括日本國家科學勛章和沃爾夫獎在內的四十多項獎勵,與居里夫人、莉斯·邁特納、瑪麗·梅耶等科學女人一道,被數學學界公覺得是人類歷史上最杰出的女人化學學家。
在中華民族的歷史上,有許多杰出的女人,相對說來,女科學家比較少,而形成世界性影響的女科學家更少,形成重大世界性影響的女科學家則少之又少。吳健雄是華人男性中第一位有重大世界性影響的女科學家,是華人男性的杰出代表,值得我們自豪和記念。
本文摘錄改編自《自然辨證法通信》2005年第3期，總157期，“吳健雄——諾貝爾獎怠慢了的華人男性科學家”一文。
作者肖太陶，時任西南學院吳健雄記念館副院長、東南學院檔案館副院長、研究員，研究方向為科學史。
