奧本海默里「消失的她」!物理學(xué)第一夫人吳健雄,解決曼哈頓計(jì)劃中關(guān)鍵難題
盼了許久,《奧本海默》終于在國(guó)內(nèi)上映了。
諾蘭出手把控電影的細(xì)節(jié)和品質(zhì),一上映就收獲了滿滿好評(píng)。
但許多觀眾卻發(fā)現(xiàn),作為一部傳記作品,「她們」在電影里消失了。
長(zhǎng)達(dá)180分鐘的電影里,女性主要作為情人、妻子、女學(xué)生和路人背景板,點(diǎn)綴著奧本海默和曼哈頓計(jì)劃的傳奇。
在嚴(yán)肅的科學(xué)討論上沒有任何女性的發(fā)言,奧本海默邀請(qǐng)科學(xué)家加入曼哈頓計(jì)劃時(shí)也沒有哪怕一個(gè)女性科學(xué)家的身影。
但實(shí)際上,女性科學(xué)家、技術(shù)人員、軍隊(duì)都為曼哈頓計(jì)劃的成功做出了重要的貢獻(xiàn),而不僅僅是電影里的行政、后勤、家庭主婦......
在整個(gè)曼哈頓計(jì)劃中,女性參與了從爆炸化學(xué)專業(yè)知識(shí)到研究核裂變理論,從支持勞動(dòng)力到測(cè)試反應(yīng)堆,再到設(shè)計(jì)和制造原子彈的全部流程。
甚至負(fù)責(zé)了決定原子彈命運(yùn)的關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn)。
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正如洛斯阿拉莫斯國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的Kathy Keith所述:
「1943 年,曼哈頓計(jì)劃的領(lǐng)導(dǎo)人J. Robert Oppenheimer和Leslie R. Groves將軍在全國(guó)范圍內(nèi)尋找能夠幫助他們實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的人。
他們一視同仁,無論男女老少,無論是否擁有博士學(xué)位或技術(shù)經(jīng)驗(yàn)——只要有貢獻(xiàn),他們都會(huì)考慮。」
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今天,我們來看看在那段傳奇中「她們」的故事。
諾獎(jiǎng)遺珠
吳健雄
吳健雄是美籍華裔粒子和實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家、美國(guó)物理學(xué)會(huì)第一任女性會(huì)長(zhǎng)、被譽(yù)為「東方居里夫人」、「核研究女王」、「物理學(xué)第一夫人」等。
在曼哈頓計(jì)劃中,吳健雄讓核反應(yīng)能夠繼續(xù)進(jìn)行、還為原子彈提供了寶貴的原料。
曾經(jīng),吳健雄離諾貝爾獎(jiǎng)只有咫尺之遙,楊振寧提出宇稱不守恒理論后,吳健雄在實(shí)踐上證明了這個(gè)理論。這一發(fā)現(xiàn)成為如今基本粒子物理學(xué)標(biāo)準(zhǔn)模型的開端。
楊振寧、奧本海默都向諾獎(jiǎng)組委會(huì)推薦了吳健雄,然后他們的意見卻沒有被采納。
最終,吳健雄與諾獎(jiǎng)失之交臂。
1957年,與她同事的李宗道和楊振寧憑借這個(gè)項(xiàng)目獲得了諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng),而吳健雄卻在諾獎(jiǎng)名單上被抹去了。
吳健雄在給1988年諾貝爾獎(jiǎng)得主Sternberg的祝賀信上寫道:「盡管我從來沒有為了得獎(jiǎng)而去做研究工作,但是,當(dāng)我的工作因?yàn)槟撤N原因而被人忽視,依然是深深地傷害了我?!?/p>
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當(dāng)然,吳健雄在物理學(xué)上的貢獻(xiàn)不止于此,她通過實(shí)驗(yàn)證實(shí)了守恒矢量電流假說、電荷共軛對(duì)稱性在弱相互作用中會(huì)遭到破壞、第一個(gè)通過實(shí)驗(yàn)獲得與愛因斯坦-波多爾斯基-羅森悖論有關(guān)的糾纏光子實(shí)驗(yàn)結(jié)果.....
吳健雄雖未獲得諾獎(jiǎng),但她的貢獻(xiàn)讓她與獲得過該獎(jiǎng)的居里、愛因斯坦、費(fèi)米和費(fèi)曼等物理學(xué)巨人齊名。
為了紀(jì)念吳健雄,有一顆小行星(2752 Wu Chien-Shiung)以她的名字命名。
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Lise Meitner
原子彈是由核裂變驅(qū)動(dòng)的。
Lise Meitner在1939年與Otto Hahn一起發(fā)現(xiàn)了核裂變。
但六年后,只有Hahn因這一發(fā)現(xiàn)獲得了諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。
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Lise Meitner出生于1878年的維也納,她在23歲時(shí)進(jìn)入了維也納大學(xué)學(xué)習(xí),四年后就成為該校第二位獲得物理學(xué)博士學(xué)位的女性。
獲得博士學(xué)位后,Meitner來到德國(guó)柏林,與物理學(xué)家普朗克和化學(xué)家Hahn一起工作。
Meitner與Hahn在一起工作了 30 多年。在1918 年,他們共同發(fā)現(xiàn)了鏷元素。
1926 年,Meitner開始了核裂變研究。
1938 年,納粹德國(guó)奪取政權(quán),Meitner逃離柏林,先到荷蘭,后到瑞典斯德哥爾摩。
同年,Otto Hahn和Fritz Strassmann發(fā)現(xiàn)了核裂變的證據(jù),但是Meitner和她的侄子、物理學(xué)家Otto Frisch提出了鈾核一分為二的理論。
而且,Meitner和Frisch是第一個(gè)將這一過程稱為「裂變」的人,他們?cè)?939年發(fā)表了一篇Science論文,對(duì)這一過程進(jìn)行了解釋。
但1944 年,諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)僅授予了Otto Hahn,而Meitner的貢獻(xiàn)卻沒有被承認(rèn)。
盡管之后Meitner在1949 年獲得馬克斯-普朗克獎(jiǎng)?wù)拢?966 年與哈恩和斯特拉斯曼一起獲得恩里科-費(fèi)米獎(jiǎng)。
但Meitner的功績(jī)就這樣隱入歷史的塵埃中,漸漸地被人們遺忘,她的貢獻(xiàn)只剩下短短幾行,而且還在變得更短。
解決曼哈頓計(jì)劃中最關(guān)鍵的難題
吳健雄在1944年9月受邀加入了曼哈頓計(jì)劃。
起初,吳健雄被指派負(fù)責(zé)檢查核反應(yīng)堆的輻射效應(yīng)。
但這時(shí)侯的曼哈頓計(jì)劃進(jìn)展卻不太順利,當(dāng)時(shí)在漢福德基地新投入使用的B反應(yīng)堆會(huì)自己定期啟動(dòng)和關(guān)閉。
他們發(fā)現(xiàn),原子核裂變鏈?zhǔn)椒磻?yīng)里的中子莫名消失了!
惠勒和費(fèi)米懷疑罪魁禍?zhǔn)卓赡苁前胨テ跒?.4小時(shí)的氙-135,它是鈾-235裂變的產(chǎn)物。
但他們都對(duì)此毫無辦法,一是不能論證自己猜想的真假,二是無法分離出核反應(yīng)中的氙-135。
在前路幾乎一片黑暗的情況下,與費(fèi)米他們一起共事的科學(xué)家Segrè想起了1940年他和吳健雄在伯克利寫的關(guān)于Xe的放射性同位素博士論文。
Segrè告訴費(fèi)米他們,「去請(qǐng)教一下吳女士吧,這篇論文還未發(fā)表」。
費(fèi)米與惠勒拜訪吳健雄后,證實(shí)了他們的猜想:
吳健雄的論文驗(yàn)證了氙-135具有極大的中子捕獲截面,會(huì)對(duì)核反應(yīng)堆的運(yùn)行造成巨大影響。
于是,這個(gè)決定核反應(yīng)能不能繼續(xù)下去的關(guān)鍵任務(wù),就交給了吳健雄。
吳健雄也不負(fù)眾望,開發(fā)了通過氣態(tài)擴(kuò)散將鈾分離成鈾-235和鈾-238同位素的方法。
由此,原子核裂變鏈?zhǔn)椒磻?yīng)中消失的中子找回來了!
另外,在曼哈頓計(jì)劃中,吳健雄還利用她在放射性鈾分離方面的研究成果,在田納西州的橡樹嶺工廠建立了生產(chǎn)濃縮鈾的標(biāo)準(zhǔn)模型,為原子彈提供了原料,并建造了創(chuàng)新的蓋革計(jì)數(shù)器。
然而,在大部分講述曼哈頓計(jì)劃的傳奇故事中,吳健雄的功績(jī)都被不約而同地略過了。
曼哈頓計(jì)劃中的其他女性
Joan Hinton
Joan Hinton(中文名寒春,AI教父Hinton的姑媽)是一位核物理學(xué)家,也是直接參與曼哈頓計(jì)劃的少數(shù)女性科學(xué)家之一。
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她在1942年獲得本寧頓學(xué)院自然科學(xué)學(xué)士學(xué)位后,進(jìn)入了威斯康星大學(xué),并于1944年獲得物理學(xué)博士學(xué)位。
在洛斯阿拉莫斯,她主要負(fù)責(zé)核反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)。Hinton為第一個(gè)反應(yīng)堆的堆芯周圍堆放鈹塊,并為計(jì)數(shù)器構(gòu)建電子電路。隨后,Hinton還參與設(shè)計(jì)并建造了第二個(gè)反應(yīng)堆的控制棒。
Hinton的工作促進(jìn)了核反應(yīng)堆的開發(fā),但在美國(guó)向長(zhǎng)崎和廣島投放了兩顆原子彈后,Hinton為維護(hù)和平到處奔波、演講。
Hinton之后的人生都在中國(guó)度過,她的貢獻(xiàn)也被概括為:「協(xié)助核反應(yīng)堆的開發(fā)」。
Lilli Hornig
Lilli Hornig是參與曼哈頓計(jì)劃的女性科學(xué)家。
她在1942年獲得Bryn Mawr的學(xué)士學(xué)位,并于1950年獲得哈佛大學(xué)的博士學(xué)位。
在洛斯阿拉莫斯的曼哈頓計(jì)劃期間,Lilli Hornig曾擔(dān)任化學(xué)家。
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她先是從事钚的基礎(chǔ)研究,后來又從事內(nèi)爆透鏡的研究。
此外,Hornig也是洛斯阿拉莫斯許多簽名要求在無人居住的地方演示原子彈,而不是在有許多平民的人口稠密地區(qū)使用原子彈的人之一。
在電影中,Hornig是那位向奧本海默說哈佛大學(xué)的化學(xué)系不教打字的女性研究員。
她的出場(chǎng)成為奧本海默知人善用、公正包容的例證。
而這也是電影中,極少有臺(tái)詞有正面的參與曼哈頓計(jì)劃的女性科學(xué)家的鏡頭,盡管是為了襯托奧本海默。
Liane Russell
Liane Russell是一位杰出的遺傳學(xué)家,她的研究集中在輻射誘導(dǎo)的突變上。
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Russell發(fā)現(xiàn)了在妊娠期的兩周內(nèi)如果接受放射性手術(shù),可能會(huì)導(dǎo)致胚胎畸形,這項(xiàng)創(chuàng)新研究被稱為14天規(guī)則,至今仍保護(hù)著數(shù)百萬孕婦免受過早的輻射程序侵害。
她于1973年獲得倫琴獎(jiǎng)?wù)拢?986年成為美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院士,并于1994年獲得能源部頒發(fā)的恩里科費(fèi)米獎(jiǎng)。
在曼哈頓計(jì)劃中,Russell主要在田納西州橡樹嶺的ORNL和Y-12工作。
她的研究在核武器的發(fā)展中發(fā)揮了重要的作用。
Leona Woods Marshall Libby
Leona Woods Marshall Libby博士是建造世界上第一個(gè)核反應(yīng)堆芝加哥堆的團(tuán)隊(duì)中唯一的女性成員,也是反應(yīng)堆進(jìn)入臨界狀態(tài)時(shí)唯一在場(chǎng)的女性。
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在曼哈頓計(jì)劃中,Woods創(chuàng)建了三氟化硼計(jì)數(shù)器,用于檢測(cè)中子活動(dòng),并在芝加哥堆1號(hào)(CP-1)實(shí)驗(yàn)中使用,以確定是否可以通過石墨和濃縮鈾氧化物及金屬產(chǎn)生核裂變。
而這是漢福德工程師工廠生產(chǎn)钚的關(guān)鍵。
漢福德生產(chǎn)的钚被用于1945年7月的「三位一體試驗(yàn)」和當(dāng)年8月在日本長(zhǎng)崎投下的「胖子」炸彈的爆炸。
Katherine Oppenheimer
凱瑟琳·奧本海默是德裔美國(guó)生物學(xué)家、植物學(xué)家。
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在曼哈頓計(jì)劃中,她作為生物學(xué)家在阿拉莫斯衛(wèi)生小組工作,負(fù)責(zé)為在基地的人員進(jìn)行血液測(cè)試以評(píng)估核輻射的危險(xiǎn)。
操作Calutron的女性們
在曼哈頓計(jì)劃期間,約有10,000名年輕女性在橡樹嶺的Y-12電磁同位素分離廠操作分離器。
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從1944年第一批分離器投入使用開始,這些被稱為「Calutron Girls」的女性開始從較重和更常見的鈾-238中分離出較輕的鈾-235。
這些分離出來的鈾-235最終成為「小男孩」原子彈的燃料,于 1945 年 8 月 6 日投放到日本廣島。
由于篇幅所限,其余曾做出貢獻(xiàn)的女性們不得以略過。
「她們」的歷史
在以吳健雄為創(chuàng)作原型的話劇《春逝》中,有這樣一段話:
「世人的眼光或許分男女,微小的原子與核子卻不會(huì)。
我們的努力,終究是能被看見的 ?!?/p>
謹(jǐn)以此文,獻(xiàn)給每一位正在努力生活和勞動(dòng)的女性。
也獻(xiàn)給所有正仰望著星星,追逐著星星,最終成為星星的女性。
參考資料:
https://www.nps.gov/mapr/learn/historyculture/women.htm