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吴健雄孙女忆祖母:还原吴健雄博士
编者按:
在物理人的圈子里,可能没有谁没听说过华裔美籍物理学家吴健雄,她用实验回答了李政道和杨振宁 1956 年提出的宇称是否守恒的问题,让李、杨因“宇称不守恒”获得 1957 年的诺贝尔物理学奖。但之于中国大众,她的知名度远远无法与李、杨相比,甚至可以说鲜为人知。2021 年 2 月 11 日(国际科学女性日),美国邮政局发行了吴健雄的永久邮票,从而她与爱因斯坦、费米、费曼等 20 世纪最伟大的物理学家享有了同等殊荣。多年以来,关于吴健雄的故事有很多相关学者去尽力描述,比如返朴曾发表《物理苍穹中的“双子星:吴健雄袁家骝的早年生活》《从教书匠到女王:实验物理世界的吴健雄》详细讲述其生平,并通过《邮票上的吴健雄与镜子中的物理学》一文,细致介绍了“吴实验”。2021 年 12 月 13 日,吴健雄唯一的孙女 Jada Yuan 在《华盛顿邮报》上发表了回忆祖母的长文“Discovering Dr. Wu”,从家人的视角讲述了许多不为人知但非常有价值的东西。此文已有不同的译本,下文为华新民博士翻译,近日发表在“君子微言”公众号上的版本,返朴发表时对一些笔误或排版错误做了必要修订。本文题目由编者所加。
世界尊崇吴健雄为开创性的核物理学家,她在 65 年前做出了惊人的发现。但对我来说,她是奶奶——我渴望更多地了解她的私人世界。
——Jada Yuan
撰文 | Jada Yuan
翻译 | 华新民
华盛顿邮报李静绘制
01
有人把绳子一拉,黄色的帘布飘落下来,露出我祖母的的雕像,有三层楼那么高。
那是 2012 年 5 月,出自一位雕塑家之手的吴健雄耸立在上海北面不远的一座市镇(江苏太仓)。她是名满天下的核物理学先驱,1936 年从中国前往美国留学,而且,从很多方面看,从此一去不回头。她推翻了曾被认为是自然基本法则的定律,在曼哈顿养育了我的父亲,在我小的时候教我怎么用筷子。
在实际生活中,她的身材可能刚好 5 英尺高,而且随着衰老而愈变矮小。如今的雕像还原了她年轻时的模样,坐落在一个底座上,披着那种学术长袍,我只是在她十六次获得荣誉科学博士学位的照片中才见到过,其中一次是普林斯顿大学,首次将这样的学位授予一位女性。当时我过了片刻才意识到这尊雕像就是她。铜像那么大,那么绿——与自由女神雕像一样的薄荷绿色调。
我和父母事前飞到了上海,一百年前的 1912 年,我的祖母在此出生,然后向北驱车一小时到达位于长江入黄海处的渔村浏河,这是她从小长大的地方。
我们时差还没有倒过来,在迷糊中出席了当地政府为她组织的百年生辰庆典。我没料到会有警察的摩托车队开道,有着她名字的横幅跨越过大街上方。还有每天夜晚与共产党官员一起的喧闹的宴会,以及宴会上如流水一般的茅台酒——一种清澈的发酵高粱酒,味道像甜松节油。在这种场合,像我的表叔吴肃这种善于交际的人,会走遍每张餐桌给大家敬酒。然后你必须像他一样走遍所有餐桌,接连不断地干杯,每隔一杯偷偷往里注水,使你不至于醉倒在半道上。
每次访问中国总是同一连串眼花缭乱的、我从来都不知道有过的亲戚见面,还有那种嘈杂而熟悉的语言,美国出生的父亲和我听了一辈子也没能听懂多少。我们只是任人摆布。
雕像揭幕的那天早晨,我们的亲戚带领着我的父亲袁纬承(Vincent Yuan ,吴健雄唯一的孩子)、我的母亲露西·里昂(Lucy Lyon)和我(唯一的孙辈)来到一片折叠椅的海洋前面,每个椅子上都覆盖着红色和黄色的织物。仪式中有很多不加翻译的中文演讲,讲话中某个地方我听到了我父亲的名字,然后是我的名字。我表叔赶紧示意我们站起来挥手,然后响起了一片掌声。我的母亲是种族上而非宗教上的犹太人,金发碧眼,当她被介绍而站起身来时,数千人齐声发出一阵惊叹。
华盛顿邮报李静绘制
到中国去纪念我的祖母,我们以前也经历过:在她读大学本科的南京,有一个纪念馆。她的另一尊青铜雕像矗立在上海。这次百年诞辰之行,我们参加了吴健雄陈列馆的开幕式,其中展示了她的学术论文,以及她在白色实验室工作服内穿的开衩旗袍。在她的家乡,我们参观了她父亲创办的学校教室,她父亲办学主要目的是让自己的女儿能够接受教育。那里孩子们唱了关于吴健雄的歌曲。
中国的英雄崇拜令人印象深刻,而当你的祖母是崇拜对象时,那简直是一种超现实的体验。在纽约,她来回于哥伦比亚大学的实验室和附近的租金稳定的教员公寓之间,一点儿也不引人注目,一起住在那里的祖父是一个粒子物理学家,还有我父亲,他后来也成为一名核物理学家。
这种圣人一般的崇拜,很容易使人失去对真实人格的了解。我还保留着对自己祖母的记忆,不过不完整。使她成名的研究工作改变了科学家对宇宙的认识。这激励了无数女孩和妇女,她们直到今天还同我有联系。
然而,回到我记忆中的图景是我的童年:穿着她给我的印有圆点的派对礼服绕着她跳舞,或者和她一起冲下楼去看克莱蒙特大街的圣诞颂歌表演。今天我快到了她做出伟大发现的年龄。我有生之年中有一半是和她祖孙相知的岁月。
像许多来自移民家庭——或者来自科学家的家庭,经历过战争和破坏的家庭——的孩子一样,直到祖母逝去从而没有机会再问她的时候后,我才意识到我对她的一生知道得那么浅薄。把记忆拼合起来。我们的家庭故事在官方说法和传记中被重复了许多次,不清楚哪个版本是真的。过去是一个结束了的篇章。第一代人努力与旧的生活方式、语言、食物拉开距离。像我这样的二代孙辈,却回过头来,渴望更多地了解当初这一切开始时的情况。
美国邮政局
我的祖母在中国像摇滚明星。后来,在 2021 年初,美国邮政局为纪念她而发行了一枚永久性邮票,于是她在美国也成了摇滚明星一类的人物。(你还可以购买一件印有她和其他 “STEM(科学技术工程数学领域中的)女性” 的 T 恤衫。最近,她和她的邮票成为电视里智力竞赛节目“Jeopardy!” 中 “著名亚裔美国人” 的一条线索。标价 800 美元。)我祖母的邮票使得出现在邮票上的亚裔美国女性总数上升为二,与推广木须肉的厨师廖家艾(Joyce Chen)并立。
邮票中祖母的肖像看起来就是我记忆中的那个女人:聪明,眼光深邃,梳着精致的高发髻——这本身就是一项物理学成就。脸上带着似笑非笑的狡诘,总是让我想知道她在想什么。
纽约哥伦比亚大学的核物理学家吴健雄丨大学档案馆、珍本和手稿图书馆、哥伦比亚大学图书馆
02
在某种程度上,我们都无非是在对我们亲近的人的生命进行理论上的诠述;一旦他们逝去,我们就会处理他们留下的资料和笔记。
我不是核物理学专家,但这是我的理解:我祖母在 1956 年进行的一项实验证明了一个理论,它打碎了我们对物理世界的认识。她接受了她那个领域内无人愿意面对的挑战,她证明了“宇称不守恒”,也就是说自然规律并不是完全对称的。
一个自然现象及其镜像并不总是相同的。宇宙有时会区分左右。
巴纳德学院的天体物理学家简纳·列文(Janna Levin)告诉我,为什么大爆炸后物质多于反物质——为什么宇宙中存在物质而不是一无所有?为什么没有湮灭到无影无踪?归根结底,为什么宇宙会像我们如今认识的这样存在?我祖母发现的这种不对称性可能从根本上回答了这些问题。
祖母是个什么样的人?我的感觉来源于许多文字资料,其中一些与同行评审的科学论文一样可靠。有一本由江才健最初用中文写的传记,还有每逢表彰科学界女性时冒出来的无数文章。还有一本 2019 年出版的儿童读物《物理学女王》作了最简洁的叙述,后来发现这本书对我进一步了解祖母竟然特别的有用。
关于她的职业生涯,最重要的一点是什么?——回答是这个:祖母本应该获得诺贝尔奖。
我甚至在懂得她的工作(不是说我有能力真正理解它)之前就开始听到这种说法了。她在全世界被称为“中国居里夫人”和“物理学第一夫人”。她在执教了几十年的哥伦比亚大学,总是要求学生在工作上尽善尽美并且长时间呆在实验室里,这时心生不满的学生就会称呼她为“吴夫人”——或者“龙女士”。她更喜欢别人叫她吴教授或吴博士。我叫她祖母,虽说一个受中国文化浸淫较多的孩子会叫她奶奶。
她虽然未获得过诺贝尔奖,但她的名字却经常同那些得到过该奖的物理学巨人相提并论,比如居里、爱因斯坦、费米和费曼。
吴健雄和她的叔叔吴琢之,后者后来支付了她去美国的旅费丨家庭照片
吴健雄(左五)身着黑衣,与家人合影。她的父亲吴仲裔在她的左手边,她的母亲范福华在照片的最左边丨家庭照片
吴健雄 11 岁时,她父母办的学校已经教不了她什么,于是她就离家求学。她很幸运——她在家里是排在两个兄弟中间的女孩,父母政治上进步,是真正的革命者,倡导妇女权利和女童接受教育的权利。
她要跋涉五十英里崎岖不平的乡间小路到苏州的一所门槛很高的免费女子师范学校去上学。然而,她在晚上偷偷学习从同学那里借来的物理和数学书。为什么是物理?她从来没有告诉过我,但是当时正是 1920 年代,在爱因斯坦的相对论推动下,欧洲和美国涌现出一系列令人兴奋的发现。想要参与其中是很可以理解的,好比年轻的帕蒂·史密斯在 1960 年代后期想要到(纽约)东村去一样。
1936 年,她 24 岁时登上远洋轮。开始了为期一个月的横跨太平洋的旅程前往美国。他的旅费是叔叔支付的。她必须出国,当时的中国没有地方可以攻读原子物理学的博士学位。
日本侵略中国的威胁正迫在眉睫,当时那些离开祖国的人都知道他们在逃避什么。她去国后一年的第一场战斗,就发生在她家乡以南 27 英里的上海。然后是南京大屠杀,日本人强奸或屠杀了数十万平民(人数有争议),这是她不久前完成大学本科学业的城市,她也曾在这里带头到中国领袖蒋介石的官邸抗议,要求他采取更多制止战争的措施。
她当时没有预见到,这场战乱后来扩散成为第二次世界大战,也没有预见到她的兄弟和叔叔后来在文化大革命中被折磨致死。她以为几年以后就可以回国的。
她在轮船上挥别父母的时候,也是她见到他们的最后一面。
华盛顿邮报李静绘制
03
邮票发行时,一位记者联系到我父亲,问他关于他母亲的事。父亲把他的回答抄送了一份给我,这是他对我比以往任何时候都更直言不讳的一次。
他能不能谈一下她是如何做一个母亲的?
父亲回答:她长时间在实验室工作,深夜才回家。“她一方面照顾我,一方面也要从事她的工作。”她检查他是否完成了家庭作业,但没有管得很细。
他们在一起有过什么快乐的事?
父亲写道:“说起乐趣的事,我们没有太多共同点,工作就是她的生活和乐趣。”她宁愿在旅行时,而不是在日常生活中跟他在一起
父亲从阅读人们关于母亲的文字中了解到自己童年的一些事情:“她实验室的学生给我们买了两张马戏团票,这样可以让她离开实验室两小时,”他说。“但她走了不到半小时就回来了,笑着说她不必去看马戏了,因为保姆已经同意带我去。”
我来自一个物理学家的家庭,在新墨西哥州的洛斯·阿拉莫斯长大,这是一座秘密兴建的小镇。我周围的许多成年人都有安全许可证,我们这些孩子也学会了不要打听他们的工作。他们过着神秘的职业生涯,对我来说是禁区。
我的科学和数学课都学得不错,但我更喜欢讲故事。所以我成为了一名记者,写了很多知名人物的特写,喜欢盘问他们的生活。不知何故,我从来没有试图揭去我自己家庭名誉的外衣。
即使现在也很难,因为如果我挖掘得过于用力,我不得不面对下面的想法:吴健雄在取得众多成就的过程中,没有平衡地兼顾她的工作和家庭生活,她的这些选择影响所及,已经波及到我的父亲,接着又以我在多年治疗后才开始理解的方式波及到我。这篇文章花了几个月的时间写成,在此期间,我动了一次子宫手术,并且冷冻了我的卵子——生怕 43 岁单身的我断了她家族的血脉。
华盛顿邮报李静绘制
04
我祖母走下了那艘远洋轮时,原来打算到密歇根大学攻读博士学位,但是在访问了加州大学伯克利分校后改变了主意,决定在那里注册就读。因为她吃惊地得知密歇根大学的学生会是不允许女性从前门进入的。而且带领她参观伯克利的向导是另一个中国的物理学研究生袁家骝,人们通常称他为卢克(Luke)。
卢克就是我的祖父,但这里还有另一个对于物理学家来说不那么浪漫——或者也许更浪漫的爱情故事:伯克利恰好拥有世界上第一台回旋加速器,这是一个仓库大小的设备,可以将带电粒子沿着螺旋的路径加速并将它们射向更小的粒子。我的祖母一看到它,就知道自己必须留在这里。
她本来是打算回国的,但 1937 年日本入侵中国切断了所有希望。我相信,漂泊再加上绝望,使她全身心投入到实验室工作中去,通常会一直待到凌晨 4 点。她每次参加考试的时候都担心如果考不及格,自己会无家可归。每次考试通过——总是能通过——她就会去中餐馆庆祝一番。
她在伯克利开始了她毕生的工作——研究 β衰变。这是放射性衰变的三种主要方式(α、β、γ)之一, 是一种弱相互作用的现象,是使得太阳发光的基本动力。她周围的世界正在崩溃,她则专注于不稳定的原子,当原子崩裂时,会自发地放射出小碎片而重新变得稳定,在此过程中释放出能量并变成其他元素。
在她艰难的上升过程中,一个不变的话题是:无论走进哪个房间,她都是罕见的、通常是唯一的女人,而且还是个中国女人。1941 年《奥克兰论坛报》在一篇关于她的核裂变研究的文章中称她为“身材娇小的中国姑娘”,看上去像是个演员、艺术家或者追求西方文化的富家小姐。”当年那些关于她的文字,几乎都以带点色情的东方主义笔调称赞她多么美貌,仿佛对她竟然也是罗伯特·奥本海默(J.Robert Oppenheimer)所称的 β 衰变研究 “权威” 表示惊讶。
我父亲和我不得不根据一些文字记录来还原她生命中的这一段经历,尤其是 1993 年出版的莎朗·麦格瑞(Sharon Bertsch McGrayne)所著的《诺贝尔科学奖女性》一书,书的作者在我的祖母和她的许多同时代人离世之前采访过他们。
伯克利没有给予我的祖母永久职位。这是一个沉重的打击,麦格瑞认为这是性别歧视加上战争期间反亚裔情绪高涨造成的,在西海岸尤其如此。1882 年的排华法案因为 1924 年更严格的移民法案而得到加强。不久后建立了日本人的拘禁营。当年,在全国排名前 20 的研究型大学中,没有任何一个女性的物理学教授。(即便是现在,根据国家科学基金会的报告,获得物理学学位的女性少于任何其他科学领域。)
1942 年 5 月 30 日,在加利福尼亚州帕萨迪纳市,葛丽泰和罗伯特·密立根的家中,吴健雄和袁家骝(Luke Yuan)丨家庭照片
我的祖父在伯克利也无法获得薪水合适的职位,他在加州理工学院获得了一个不错的职位,后来又在新泽西州获得了一个为美国国防部研制雷达的工作。他们结婚后搬到了东部,祖母一度跟着祖父的职业生涯而迁徙。她曾在史密斯学院短暂任教,在那里她喜欢上了指导年轻女性的工作,但她的教学职责使她没有时间进行研究。一年后的 1943 年,她签约成为普林斯顿大学首批女性物理学研究员之一。
一年后,哥伦比亚大学的一项秘密战时研究项目将她吸引过去。哥伦比亚大学战争研究部门的两名物理学家花了一天时间考问她,但始终不透露她将从事什么工作。考问后他们让她猜。
她回答:“抱歉,如果你们不想让我知道你们在做些什么,本应把黑板上写东西的擦干净”。
据麦格瑞说,他们当场雇佣了她。
华盛顿邮报李静绘制
05
请想象一下核物理发展过程中这样一个时刻:一系列重大的发现以疯狂的速度出现,科学家们硬挤进已经没有座位只有站位的演讲厅,或者爬上柱子以便看清楚黑板上的方程式。而我的祖母就处在这样的场合中心。
直到 1950 年代,宇宙的对称性,包括左右对称性即宇称守恒,仍被认为是无可辩驳的事实。宇称说的是宇宙不偏袒左或右,物理定律对于任何事物及其镜像同样适用。已经证明这对于行星和棒球等宏观物体都是对的。
但在原子核的层次,并不完全是这样。科学家们使用高能加速器将粒子轰击成一堆更小的粒子,结果有点不对头。要么是实验有毛病,要么是三十年来的物理学有毛病。
1956 年春天,我祖母在哥伦比亚大学的一位同事李政道告诉她,他和普林斯顿高等研究院的杨振宁正在写一篇引起争议的论文。论文论证了宇称在弱相互作用中可能不守恒,弱相互作用是宇宙的四种基本力之一。(重力是另一个基本力;他们的理论就像是说重力只是有时起作用一样令人无法接受。)
我的祖母当时 44 岁,已经以严格和一丝不苟的实验家著称。在实验室里证明李、杨这样的理论家的观点是否真实,正是她擅长。她不认为物理学是争第一的疯狂冲刺,她珍视精确性和无可挑剔的正确性。
要不是科学界认为李和杨的理论太不可置信,本来会有一群实验家们竞相证明他们的理论。杨振宁后来说我的祖母是唯一的理解到验证他们理论的紧迫性和重要性的人。
她建议以同位素钴 60 ——一种强的 β 衰变放射源为中轴进行试验,并将其降至接近绝对零度的温度,消除各种干扰以便更容易测量衰变时发射的电子的路径和方向。
哥伦比亚没有合适的设备,所以她与位于华盛顿的美国国家标准局的低温团队合作,该团队由英裔美国人欧内斯特·安布勒(Ernest Ambler)领导。整个 1956 年秋天,她往返于纽约和他们的实验室之间,同时仍在哥伦比亚大学教书,由丈夫和一个保姆照顾他们 9 岁的儿子。
在追忆往事时,我祖母以前的学生往往会想起她的严谨——长时间待在实验室里,睡在地板上过夜。有一天晚上,一个学生小声提醒她该回家给儿子准备晚饭了,他多次打电话到实验室,告诉妈妈饿了。
她回答说:“哦,他找得到开罐器的,”然后继续工作。我爸爸一年级时就开始上寄宿学校。根据麦格瑞的说法,吴博士列出了成为科学界成功女性的先决条件是:一个“好丈夫”,短途通勤以及良好的托儿服务。我看到了祖父全心全意奉献于她。他本人也是一位有成就的物理学家,他在家做饭,开车送她到任何地方(祖母从没学过开车),常常把她的需求放在第一位。
她的实验的初步结果令人震惊。最突出而且可测量到的是,从原子核的南极放射出的电子比北极多。她把自旋倒转过来,得到了同样的不对称结果。
圣诞节前夜,她登上了回纽约的火车,把好消息带给了李政道和杨振宁:她的工作——后来被人称为“吴实验”——看来证明了宇称在 β 衰变中不守恒。
原来,宇宙有点像个左撇子。
哥伦比亚大学实验室中的吴健雄丨曼尼沃曼/大学档案馆、珍本和手稿图书馆、哥伦比亚大学图书馆
她于 1 月 2 日回到华盛顿验证她的结果。
两天后,李政道与一群哥伦比亚的科学家分享了这个消息,尽管我的祖母曾要求他不要这样做,暂时不要。
这一点很重要,因为它直接影响到她这项发现的功劳归谁的问题。由利昂·莱德曼(Leon Lederman)领导的另一组哥伦比亚科学家正在做另一个实验,莱德曼意识到自己的试验稍加修改也可以测试宇称的不守恒。他们在四天之内确认了我祖母的结果。
消息传播开来。我的祖母感受到了赶在莱德曼之前发表论文的强大压力,同时反复检查她的结果。在物理学中,谁首先提交和发表研究结果,荣誉就归谁。
莱德曼在李政道的要求下暂缓提交论文;如果他们不是哥伦比亚大学的同事,这样的善意不太可能发生。直到 1 月 9 日,我祖母的团队才从抽屉里拿出一瓶稀有的 1949 年波尔多拉菲酒庄出品的红酒,为推翻宇称守恒而举杯庆祝。两篇论文都发表在 1957 年 1 月 15 日的《物理评论》上。莱德曼的论文承认他是在听说我祖母的结果后才开始实验的。
哥伦比亚为此举行了新闻发布会。新闻登上了《纽约时报》的头版。据一条通讯形容,在那年 1 月份纽约举行的美国物理学会年会上,哥伦比亚大学的一个大型演讲厅“被庞大的人群挤得水泄不通,人们想尽一切办法进去占据一席之地,就差没有人挂到枝形吊灯上。”
这是一场胜利,但从某种意义上说,损害已经不可挽回。那年下半年,诺贝尔奖委员会拒绝把奖金授予任何实验方面的人士;李政道和杨振宁因理论工作而获奖,成为第一次获得诺贝尔奖的中国籍物理学家。
看来这里存在着性别歧视,虽然不是那么明白公开。120 年来,只有四位女性获得了诺贝尔物理学奖。吴健雄的工作成果在接下来的几十年里备受赞誉:普林斯顿大学授予她荣誉科学博士学位(那里的校长称她“世界上最顶尖的女物理学家”);哥伦比亚大学给了她终身教授职位;还有美国国家科学奖章;美国物理学会主席职位;以及以色列声望卓著的沃尔夫奖。
诺贝尔奖审议过程中有些什么样的讨论,这些记录要等到李政道和杨振宁(至今分别为 95 岁和 99 岁)去世以后才会公开。但可以看到一些不利于她得奖的因素:两篇竞争的论文(一周后还有来自芝加哥的第三篇);有些人坚持国家统计局的科学家们也应该分享功劳;诺贝尔奖每年每个学科的获奖人数有限制。
我不知道祖母对此有什么想法,或者她是否想过,因为它涉及到那种从来没有跟我们谈起过的感情。
我父亲说她愿意让她的工作来说明一切。
华盛顿邮报李静绘制
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