吴健雄(1912-1997)物理学界顶级人物，山东无锡荣巷人。她对20世纪的实验化学学有一系列的重大贡献。其中最为人称道的是1956年夏季至1957年1月完成的用钴60作β衰变的实验。这个实验发觉了宇称在弱互相作用下的不守恒,推翻了一个被当时数学学界的绝大多数科学家视为不容置疑的“宇称守恒定理”,打开了数学学的新视野,奠定了她在数学学史上的不朽地位。
1.她与杨振宁、李政道一起,
促使了一个现代数学学上的重大发觉
1957年,对全世界的华人来说,是具有特殊意义的一年。两位华人数学学家——李政道、杨振宁——以她们革命性的贡献得到了这一年的诺贝尔化学学奖。这是华人科学家首次获得这些奖励。
李、杨得奖的缘由是众所周知的。
1954年至1956年间,在对最轻的奇特粒子(即后来称为K介子的粒子)衰变过程的研究中,人们发觉,有一种粒子衰弄成两个π介子,称为θ介子;另一种粒子衰弄成三个π介子,称为τ介子。精确的检测表明θ与τ具有相同的质量、寿命、电荷等性质,是同一种粒子。并且,从角动量和宇称守恒的要求看,θ与τ不可能是同一种粒子。
一时间,这一疑难困惑着数学学界,成为热门的“θ-τ之谜”。
大多数化学学家觉得这是两个不同粒子,只是它们的奇特之处还未能解释。仍然关注着这个问题的李政道、杨振宁到1956年夏天看法有了突破。
她们怀疑：是不是化学学家仍然相信，也的确从来没有出现过困难的“宇称守恒定理”在弱作用下不一定好使？
假如这个假设创立,那就可以把θ、τ看作是同一种粒子的两种不同的衰变模型。这样谜团就解开了。于是,她们从这一方面着手,检索了大量的理论文献和实验资料。
她们惊讶地发觉,到那时为止,所有早已做过的实验都没有证明过弱互相作用中宇称是否守恒,都与弱作用下宇称是否守恒问题无关,而整个数学学界居然没有人注意到这个情况。到6月,她们完成了关于这个问题的一篇论文。
李、杨论文的题目是《弱互相作用中宇称守恒的剖析》,发表在1956年10月1日出版的《物理评论》第104卷第1期第254页至258页。没有任何征兆表明编辑部非常注重这篇稿子。每篇论文的内容,就是非常简明的论文摘要概括了的两句话:“β衰变和超子与介子衰变中的宇称守恒问题已被检测过。建议了在这种互相作用中可以测试宇称守恒的可能的实验。”
遗憾的是,并没有多少人响应她们的建议。由于从来没有人做过这样的实验,但是实验的条件和要求也很复杂。
只有一个人为之心神不宁。这个人就是吴健雄。
吴健雄对宇称问题本来并未很在乎,在李政道第一次向她介绍他与杨振宁研究的这个问题时,她就倍感了问题的重要性。在为李政道、杨振宁的设想提供参考意见的几次讨论后,她决定立刻着手李、杨建议的实验中的第一项实验。
创造科学革命的宇称不守恒实验装置
几个月以后,她和国家标准局的科学家安伯勒(E.)等合作的实验完成了,得到了明晰的结果,因而肯定了李、杨对弱作用中宇称是否守恒的指责,探明了“宇称守恒定理”不适用的范围,促使了一场“对称性革命”。
2.选择哪些样的化学学实验
是对实验化学学家眼力、品位和能力的
检验
吴健雄是第一个看出了李、杨宇称指责的深刻意义、第一个组织实验进行探察、第一个发觉宇称在弱作用下不守恒的实验化学学家。
化学学定理是不分左右的,这是自从近代数学学成立以来始终毫无疑惑的“基本原理”。这样一种观念牢牢地抢占了化学学家的脑子,宇称不守恒根本不能步入她们的视野。当时在数学学前沿有影响的化学学家,都不相信宇称会出现不守恒的情况。
费曼、布洛赫、泡利对李、杨的指责都很不以为然。在吴健雄以后接任俄罗斯数学学会会长的阮姆西当时曾想做这个实验,但经费曼一说,无法坚持。
与吴健雄同在阿根廷学院化学系的高温化学学家加尔文(R.)在得悉吴健雄的实验结果后,曾很快作出了李、杨建议的另一组实验,曾经吴健雄曾争取他的合作,但因为他并不看好这个课题,忙着他觉得更重要的工作去了。
化学学刊物上有着各类各样的实验设想,实验化学学家既遭到本身知识、经验的限制,又遭到实验设备、实验经费等条件的牵连,只有确信自己所要做的实验的意义,能够投入人力物力财力去做这项工作。
杨振宁说:“吴健雄的工作以精准见称于世,并且她的成功还有更重要的缘由:1956年你们不肯做测试宇称守恒的实验,为何她肯去做此困难的工作呢?由于她颇具慧眼,觉得宇称守恒虽然不被推翻,此一基本定理也应被测试。这是她的过人之处。”
吴健雄做化学实验向来以精确见称
3.一个值得从数学学史的角度认真研究的问题
现今的人们(包括许多化学学家和科学史专家)常常单说李、杨“发现了弱互相作用下的宇称不守恒”,假如同时提到李、杨、吴,则说李、杨“发现”,吴等“证明了李、杨的发觉”。可以肯定地说,这两样说法都很有商榷的余地。
杨振宁后来追忆当时的情况,说:“在哪个时侯,我并没有押宝在宇称不守恒上,李政道也没有,我也不晓得有任何人押宝在宇称不守恒上。”
还有一种相当流行的说法是:“李、杨提出了宇称在弱互相作用中不守恒的原理,吴健雄等的实验证明这个原理是正确的”。
应当如何看待在这场化学学革命中由李、杨与吴健雄分别代表的理论和实验两方面不同的地位？
实际上,这儿是“一系列过程”,其中最关键的是两项紧密相关而又应当有所区别的发觉。
李、杨从θ-τ问题,深入到弱作用中的宇称问题,通过研究发觉：弱作用中的宇称守恒没有证据。这是一个发觉,发觉了问题和解决问题的方向与途径。
吴健雄率先组织实验侦测弱作用中宇称情况,发觉弱作用中宇称是不守恒的。这是另一个发觉,发觉了人类未曾见过、也未曾检测过的自然现象(自然规律)。
这两项紧密相关而又有所区别的发觉,打开了数学学的新视野,促使了人对自然认识的一个根本性改革。我们是不是应当把宇称在弱互相作用中不守恒的发觉称之为“李-杨-吴宇称发觉”物理学界顶级人物，这样也许对这场数学学史上可谓革命的风波在理论与实验两方面的贡献,更为公允和客观。
“李-杨-吴宇称发觉”深刻地改变了我们以前对自然的想法,对化学学形成了重大而深远的影响。没有“李-杨-吴宇称发觉”,就不会有弱矢量流守恒定理的发觉,也就不会有弱作用与电磁作用统一的发觉。那些都已为数学学后来的发展所证明。
“李-杨-吴宇称发觉”是华人科学家第一次在纯科学中形成震惊世界的影响,它对于改变华人在世界科学发展史上的地位和形象,具有重大的历史意义。中华民族的历史,将永远记得她们的伟大贡献。
4.她的贡献,
可以与许多一流数学学家相比较
吴健雄一生的工作主要在β衰变上。她使β衰变成为“最敏感、最实际和最有力的”,“研究弱互相作用的侦测手段”,“一次又一次地对研究弱互相作用起了重要作用。”
她有十五项重要的科学工作,包括:
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(1)关于轫致幅射和核裂变研究(1938);
(2)β谱的形状(1946);
(3)宇称不守恒;
(4)矢量流守恒假定(1962-1964);
(5)双β衰变和轻子守恒(1970);
(6)第二类流CVC理论(1977);
(7)放射性和基态图;
(8)奇异原子;
(9)穆斯堡尔谱学及其应用;
(10)湮灭量子的本征宇称;
(11)康普顿散射湮灭光子的角作用和隐变量;
(12)血红蛋白;
(13)正电子偶;
(14)粒子侦测和仪器;
(15)超高温核化学,等等。
吴健雄时代的数学学发觉,虽然是中级知识分子,假若不做数学学研究,也所知不多，就是想了解,也不这么容易。所以对于吴健雄的数学学贡献,通常人是没有哪些概念的。
加洲理工大学的诺贝尔奖获得者福勒(A.)观察后说:“她的β衰变研究最重要的是不可思议的精密度,我们的实验室也做同一领域的研究,她比我们做得好……那些想重复她的实验以及与她竞争的人,发觉她总是对的。”
吴健雄的工作是数学学史中不可忽视的里程碑
5.她是同时代华人男性科学家的
杰出代表,是中华民族永远的
骄傲
男性接受科学方面的高等教育并步入到学术界,在世界历史上都是比较晚的事情。
日本在1861年,美国在1878年,英国在1885年,开始容许男性步入学院学习。但直至19世纪末20世纪初,男性步入高等教育仍有很大困难。
很能说明问题的一个反例是,艾米·诺特尔(Emmy)——一个帮爱因斯坦相对论和具象代数学完善了物理基础的伟大的女物理家,她坚持读完了学院,并取得了博士学位。并且她一直不能谋到任何一种学术职位。十分赏识诺特尔的大卫·希尔伯特(爱因斯坦的引力理论的作药量的发觉者),在1915年约请她加入她们在哥廷根的工作。他企图为她争取到无偿授课的权力,但没有成功。开课的申请被当局以“与法律不相宜的要求”为由而拒绝了。在1908年通过的一项细则规定,只有女人才有开课的权力。在教务会上,希尔伯特愤怒地责问:“这是学院,还是浴池?”。1918年,妇女的法律地位得到改善。经过教务会组织的口试,诺特尔总算获得授课的权力。
在中国,男性受教育的权力是在19世纪末被提上日程的。
1897年,梁启超作《倡设女学堂启》指出,办女学堂,使男子接受教育,这样,“上可相夫,下可教子,近可宜家,远可善种。妇道既昌,千室悖逆”。
整整六年后,梁启超作《学部奏定男子师范学堂章程折》,向朝庭报告说:“京外臣工条奏请办女学堂者,不止一人一次。……且最近京外官商士民成立女学堂,所在多有。”提出制定章程加以规范。
1919年3月,国民政府教育部发布的《全国教育计划书》提出,在上海筹设一所男子高等师范分校,以应时势之需,之后再在各市择要增设。
1920年夏,北京高等师范分校在中国学院历史上首开女禁,招收即将女孩8名、旁听生50名,与男人同堂学习,导致社会风靡。
从这儿可以看见,单就时间来说,在中国,男性步入高等教育领域比西方晚不了多少。并且,因为实际的社会发展程度、经济发展程度的落后,男性受教育的普遍程度与西方比,有十分大的差别。
对于华人来说,形成世界性的科学影响是以接受西方科学教育为前提的。华人男性出国留学到20世纪初始有记录。
吴健雄1930年步入国立中央学院(南高师是其前身)读书,1934年结业。正是在这个中国现代男子高等教育的重要发祥地之一,她得到了当时国外最好的高等教育。结业之后先到广东学院做了一年助教;后到北京,步入设在亚尔培路的中央研究院化学研究所,在我国第一代海外留学归来的女博士顾静徽男士领导下从事波谱学研究。1936年,吴健雄赴美留学,她应当算作华人男子向海外求学的第二代了。
男子海外求学的第一代人中不仅化学学家顾静徽,还有革命家秋瑾,文学家陈衡哲(1921年时的西南学院的第一位、也是全省惟一一位华人女院长)等。第一代男子在海外接受了高等教育,回到国外,或涉足革命,促进了中国社会的进步;或步入了学院和学术界,起了传播薪火的作用。
在吴健雄这一代华人男性科学屋内,形成了一批有影响的数学学人物。
向下滑动阅览（以下年份为原文发表时的生卒年份）
其中有代表性的,可以列举:
王明贞(1906-);
何泽慧(1914-);
王承书(1912-1994);
周如松(1912-);
陆士嘉(1911-1986);
林兰英(1918-2003);
谢希德(1921-2000)等。
与他们同时代或稍晚些的其他领域的女科学家:
物理家黄量(1920-);
地质学家池际尚(1917-1994);
基岩古生物学家郝诒纯(1920-);
天文学家叶叔华(1927-);
计算机科学家夏培肃(1923-);
我国妇婴卫生事业的拓荒者杨崇瑞(1891-1983);
护理事业的开拓者聂毓禅(1903-);
世界知名妇产科学家林巧稚(1901-1983);
儿童少年卫生学家、医学教育家叶恭绍(1908-1998)等等。
与那些杰出女人相比,吴健雄的贡献和影响更具有世界性质,由于她常年工作在20世纪的世界科学中心。
当1936年吴健雄赴美留学时,奥本海默等一批日本青年学者从法国学成回国,科学的重心开始向国外转移。随即,因为第二次世界大战对亚洲的影响,爱因斯坦、费米等一大批法国科学家迁往加拿大,即将确立了英国在世界科学中的中心地位。在这一过程中,吴健雄开疆拓土,独领一方。
40年代她即成为β衰变实验方面享有国际名声的一流专家。
50年代她与李政道、杨振宁完成了宇称发觉。
60年代她组织了矢量流守恒实验。
70年代她连任为德国化学学会会长,与密立根、康普顿、奥本海默、拉比、费米等一样成为数学学的一代旗手。
因为吴健雄的出众的数学学工作,她被耶鲁学院和耶鲁学院等20多所知名院校授予荣誉博士学位或聘为荣誉院士,获得了包括日本国家科学勋章和沃尔夫奖在内的四十多项奖励,与居里夫人、莉斯·迈特纳、玛丽·梅耶等科学女人一道,被数学学界公觉得是人类历史上最杰出的女人化学学家。
在中华民族的历史上,有许多杰出的女人,相对说来,女科学家比较少,而形成世界性影响的女科学家更少,形成重大世界性影响的女科学家则少之又少。吴健雄是华人男性中第一位有重大世界性影响的女科学家,是华人男性的杰出代表,值得我们自豪和记念。
本文摘录改编自《自然辨证法通信》2005年第3期，总157期，“吴健雄——诺贝尔奖怠慢了的华人男性科学家”一文。
作者肖太陶，时任西南学院吴健雄记念馆副院长、东南学院档案馆副院长、研究员，研究方向为科学史。
