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致敬科学家丨物理界的“神仙眷侣”

发布时间:2025-04-06

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她出身江南书香,却用β衰变实验颠覆科学认知;他是袁世凯之孙,却以高能物理叩开宇宙大门。这两位才华横溢的青年在伯克利相遇,终身的物理研究生涯从此起航,相知相伴的人生也由此开始。他们就是物理界的“神仙眷侣”——吴健雄和袁家骝 。

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吴健雄

“原子弹之母”“东方居里夫人”“核物理女王”“物理学第一夫人” 中国科学院外籍院士、美国国家科学院院士。

吴健雄是核物理学家,被誉为“东方居里夫人”“原子弹之母”,在物理学研究方面,她是哥伦比亚大学、伯克利加州大学原子核物理学的奠基人之一,也是美国国家科学院首位女性院士。她参与了曼哈顿计划,参与研制出世界上第一颗原子弹 。实验证明了宇称不守恒,打破科学界一直以来认为宇称守恒的假定。

吴健雄女士生平

1912年,吴健雄出生,她系健字辈,排行第二,族人依“英雄豪杰”命名,故得名健雄,父亲吴仲裔希望她胸怀远大的志向,不让须眉,积健为雄。 

1930年,考入中央大学数学系。 

1931年,转入中央大学物理系。 

1934年,毕业于中央大学物理系,获理学学士学位,受聘到浙江大学任物理系助教。 

1940年,获美国加利福尼亚大学博士学位。

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1944年3月,前往美国哥伦比亚大学任教,并参与美国制造原子弹的“曼哈顿计划”。

1956年12月,吴健雄躬身力行,用实验证明了宇称不守恒。

1958年,晋升哥伦比亚大学教授,当选为美国国家科学院院士

1972年,任普林斯顿大学物理学教授,并当选为美国艺术与科学院院士。 

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吴健雄在工作

1973年,和其丈夫袁家骝归国省亲,并在北京受到周恩来总理接见。

1994年,当选为中国科学院外籍院士。 

1997年2月16日,在纽约病逝,享年85岁。

2021年2月11日的国际科学女性日,吴健雄登上美国邮政局发行的永久邮票,此前获此同等殊荣的有爱因斯坦、费米、费曼等人类最伟大的物理学家。

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吴健雄登上美国邮政局发行的永久邮票

严谨求实 不让须眉

1936年,吴健雄在家人的的支持和资助下离开家乡远赴美国留学。在轮船抵达美国之初,她原本只计划在旧金山停留一个礼拜,然后就东行前往密西根大学念书。但阴差阳错地,她踏进了伯克利的校门,开启了她的核物理研究之路。彼时的伯克利群星闪耀,发明出第一部回旋加速器的劳伦斯和曼哈顿计划的领导者奥本海默先后都担任过吴健雄的导师。

作为伯克利仅有的几名女学生,在校期间,吴健雄刻苦学习,成绩优异,得到了奥本海默赏识,开始在原子核物理界崭露头角。吴健雄的博士论文工作是关于铀核的裂变,这在当时是高度敏感的内容,直到第二次世界大战才被公开。然而,即便当时她已经有重要的研究成果,但由于根深蒂固的性别偏见和愈演愈烈的种族歧视,毕业后仍旧很难找到工作,只能在导师的的课题组担任研究员。实际上,当时全美国排名前20的研究型大学中,没有一所大学的物理系有女性教职工。

当时,“曼哈顿计划”进入成熟阶段,尚未解决的问题一是浓缩铀元素、并使其达到临界质量,二是有效引爆的技术问题。在奥本海默的推荐下,吴健雄作为唯一的华人物理学家加入了“曼哈顿计划”,扮演了一个低调却至关重要的角色。她的一项关于铀原子核分裂后产生的氙气对中子吸收截面研究的实验结果,解决了核反应堆因放射性惰性气体氙的影响而使核分裂反应停止的问题,对“曼哈顿计划”的完成起到了重要的作用。

1945年7月16日,在新墨西哥州的一个沙漠中,人类第一颗原子弹试爆成功,标志着核武器的诞生,人类社会进入核时代。

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吴健雄和NBS科学家

1956年李政道告诉吴健雄,他和杨振宁想知道宇宙中是否存在一些可能会违反宇称守恒定律的基本粒子。然而,两人都是理论物理学家,不可能自己去开展实验。为了验证李政道和杨振宁的假说,她放弃了原本已经安排好的行程,成立了一个合作实验小组,开始了细致而艰苦的工作。一个穿着旗袍的东方身影穿梭于各个实验室,不舍昼夜。

同年12月,一个风雪交加的夜晚,吴健雄在结束一场持续了整个夏秋季节的物理实验后,从华盛顿搭乘末班火车前往纽约,向宇称不守恒理论的提出者——杨振宁和李政道——带去了她的实验结果。这一结果验证了杨、李二人的观点,即“宇称在β衰变中不守恒”,直接推翻了此前统治整个物理学世界的关于宇称守恒的基本假定。

杨振宁后来回忆,当时整个物理学界都认为左右当然应该绝对对称,吴健雄也成了一些大物理学家冷嘲热讽的对象。她为什么有勇气去做一个大家认为无希望的实验?是否希望侥幸发现左右并不完全对称?杨振宁说,“我认为不是,这不是她做人做事的态度。她认为钴60是否左右对称是原则性的基础问题,当然应该去研究。不计后果,这是她的过人之处。”正如吴健雄所说,“永远不要把所谓不验自明的定律视为是必然的”。

1957年10月,杨振宁和李政道成了历史上第一次获得诺贝尔奖的华人,而吴健雄与它失之交臂。

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1957年1月15日,吴健雄和她的同事,包括后来的诺贝尔奖获得者李政道(右),在哥伦比亚大学举行新闻发布会,宣布他们的突破性发现

在12月的诺贝尔奖颁奖典礼上,杨振宁指出了吴健雄实验的重要性。他在诺贝尔委员会以及与会嘉宾的面前直言,宇称不守恒的发现离不开吴健雄团队的工作。李政道后来也极力争取,希望诺贝尔奖委员会肯定吴健雄的工作。奥本海默也公开表明,吴健雄应该共同分享1957年的诺贝尔物理学奖。

尽管没有获得诺奖,但吴健雄获得了美国科学界的广泛认可,成为首位获得美国国家科学院颁发的科姆斯托克物理学奖的女性科学家、美国物理学会首位女性会长、首位沃尔夫物理学奖得主,也是首位在世时就有以她命名的小行星的科学家,2021年登上美国邮政局发行的永久邮票。


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袁家骝

美籍华裔高能物理学家、中央研究院院士。生前是中国台湾同步辐射研究中心指导委员会主席。

袁家骝,美籍华人物理学家,袁世凯之孙。1932年毕业于燕京大学,1936年获加州理工学院博士学位,师从诺贝尔奖得主罗伯特·密立根。专攻无线电、高能物理与宇宙线研究,曾在普林斯顿大学、布鲁克海文国家实验室从事粒子加速器研发,参与早期核物理实验。他与妻子吴健雄(“东方居里夫人”)合作密切,共同推动实验物理学发展。1949年起在布鲁克海文任资深研究员30年,促成中美高能物理合作,1973年率首个美国科学代表团访华。晚年任南京大学等校名誉教授,获颁中国科学院外籍院士。毕生致力于粒子物理研究与中美科技交流。

袁家骝先生生平

1912年5月31日在河南安阳诞生。其父袁克文是袁世凯的庶出儿子,因为写下“绝怜高处多风雨,莫到琼楼最上层”诗句影射洪宪帝制,最后被软禁而失宠。袁家骝先生因此远离北平,和母亲长居老家农村。

1930年他转入燕京大学物理系,师从中国著名物理学家谢玉铭教授。他对无线电特别有兴趣,利用课余进行无线电通信的研究。

1932年毕业,再入该校研究院攻读学位。

1934年获得硕士学位。

1936年考入美国伯克利的加利福尼亚理工学院。同年8月的一天下午,在学生会主席Victor杨的引荐下,吴健雄见到了袁家骝先生。他带吴健雄参观了物理系,会见了系主任柏基这位为伯克利成为美国物理重镇做出重要贡献的人物,从此打消了吴健雄东去密西根大学的计划,两人成了同学。

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青年时期的袁家骝

1942年5月30日,他与吴健雄结婚。婚礼由加利福尼亚理工学院院长、诺贝尔物理学奖获得者密立根教授及其夫人主持,并在密立根院长的花园进行。

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袁家骝和吴健雄的婚礼在密立根院长的花园进行

1947年—1949年,在普林斯顿大学工作时,他用自动跟踪设备和分析系统探测分析宇宙线,对其中中子成分的起源作了研究,第一个证明了中子不是来自宇宙空间,而是产生于大气层内的次级粒子。1949年他参加建造3GeV高能质子加速器(称为宇宙加速器)的工程,负责设计并建成了国际上第一个特殊高频系统(要求在1秒内频率增加13倍)

1953年这台加速器运转成功后,他用π-p散射第一个证明了π介子和质子有共振现象。他还研究了K-p和p-p等散射过程,测量了这些过程的截面及其能量的关系。

1967年起,他利用高能质子、介子和电子作实验,证实了在X射线区域内,任何粒子产生出来的穿越辐射X射线总能量同这粒子的能量成正比。他还对穿越辐射探测器作了多方面的研究和改进,利用超低温金属颗粒(过热超导颗粒,约15μm大小)能产生穿越辐射并兼作探测的性质,增强了这种探测器的实用性。

1972年荣获古根海姆奖金。同年11月6日,他陪同中国科学家代表团访西欧核子研究中心,从而成为新中国建立后代表西方与中国物理学家直接接触的第一人。

1981年—2003年,袁家骝频繁往返于中国大陆和台湾省之间,全程参与了台湾第三代同步辐射加速器建设,参与了北京正负电子对撞机和合肥同步辐射加速器研制,并促成了南京大学等4所高校的学者赴中国台湾进行同步辐射加速器的研制与使用的学术交流与访问。

2003年2月11日下午在北京协和医院逝世,享年91岁。

精益求精 心怀祖国

袁家骝的科研成就以严谨的实证为核心。例如,在宇宙射线中子来源的研究中,他挑战了当时学界普遍认为“中子来自宇宙空间”的结论。通过设计充气密封探测器,结合气球、飞机等多维度实验,最终证明中子实为初级宇宙射线与地球大气碰撞的产物,彻底修正了传统认知。这一突破不仅依赖理论创新,更需对实验细节的极致把控——他甚至在高压设备中消除火花放电干扰,确保数据精确性,体现了“大胆假设,严谨验证”的科学态度。面对新兴领域的不确定性,他始终以实证精神推动研究,他强调“科学需要大胆假设,更需要严谨验证”。

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袁家骝夫妇受到周总理接见

袁家骝虽然长期身在海外,却没有忘记自己的根在中国。报纸上祖国的新貌,牵动着袁家骝夫妇的心。袁家骝夫妇在纽约时很喜欢听《人民日报》海外版上的文章,他们非常关心中国的建设和发展。袁家骝生前总是说,中国在共产党的领导下发生了翻天覆地的变化,政策这么好,一定要尽力为家乡多做一些事情。

袁家骝和吴健雄都是1936年离开中国的,在阔别故土37年后,于1973年首次回到家乡。时任国务院总理的周恩来在人民大会堂接见了他们。这次会面给袁家骝留下了深刻的印象,他生前曾说:“周总理的一席话让我深受感动,激发了华人的上进心。许多华人在国外努力拼搏,取得了出色的成绩,对推动世界科学的进程做出了贾献。这就是中国人,永远都不甘落后的中国人。”

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袁家骝和吴健雄

从那以后,袁家骝夫妇数次回到中国访问讲学,1981年起的12年间,在袁家骝夫妻的全程参与下,中国的同步辐射器于1993年10月正式启用。这一成果使中国人在这一领域取得了与美国、欧洲在世界鼎足三分、在亚洲第一的地位。在这期间,他们还奔波于海峡两岸,关心北京正负电子对撞机和合肥同步辐射加速器的研制计划,并促成南京大学等4所高校的学者赴台进行同步辐射加速器的研制与使用的学术交流与访问。袁家骝一直认为中国近年来的科技进展很好,二十一世纪的中国人对世界的贡献会更大,中国人在世界上将占有很重要的位置,中国学者在科学研究上也将有更突出的成就。

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袁家骝和吴健雄在南京大学指导实验

吴健雄,从“原子弹之母”到证明宇称不守恒,性别与种族的桎梏从来都不能阻挡吴健雄探索世界。她的实验成果开创了新时代、推翻了经典物理学,颠覆了人类对自然的传统认识。她的学术成就,打破了科学界以男性为主导的局面,为女性和有色人种进入西方国家大学教职打开了大门。“世人的眼光或许分男女,微小的原子与核子却不会。她用一生都在践行父亲的期望——不让须眉,积健为雄。

袁家骝,作为袁世凯家族后裔,他以超然姿态走出历史阴霾,用物理实验研究在微观世界镌刻下自己的科学印记,在宇宙线研究、高能加速器建造等领域屡建奇功。尤为可贵的是,他始终以赤子之心架设中美科学交流桥梁,晚年多次回国讲学、捐赠珍贵实验设备,助力中国同步建设实验装置。这位穿梭于东方与西方之间的科学使者,用毕生实践诠释了"科学无国界"的真谛,其学术遗产至今仍在高能物理领域绽放异彩。

吴健雄和袁家骝用毕生诠释了何谓"科学无国界,学者有故土"。他们不仅是20世纪物理学的双子星,更是中华儿女仰望星空的永恒坐标。

广大科技工作者更要继续弘扬科学家精神,争做重大科研成果的创造者、建设科技强国的奉献者、崇高思想品格的践行者、良好社会风尚的引领者,坚持“四个面向”,加快实现高水平科技自立自强,为强国建设和民族复兴伟业提供强有力的科技支撑。


资料综合整理自:

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7、袁家骝和他的科学贡献

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来源:文化宣传办

审核:吴晓琳