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奧本海默里“消失的她”:物理學第一夫人吳健雄解決曼哈頓計劃中關鍵難題

奧本海默里“消失的她”:物理學第一夫人吳健雄解決曼哈頓計劃中關鍵難題

2023-09-09 Comments 0 Comment

最近熱映的奧本海默中,竟然隱藏了一個巨佬,華人物理學家吳健雄!不僅如此,曼哈頓計劃中的女性科學家、技術人員、軍隊的存在也被淡化了……盼了許久,《奧本海默》終於在國內上映了。諾蘭出手把控電影的細節和品質,一上映就收穫了滿滿好評。但許多觀眾卻發現,作為一部傳記作品,“她們”在電影裡消失了。

長達180分鐘的電影裡,女性主要作為情人、妻子、女學生和路人背景板,點綴著奧本海默和曼哈頓計劃的傳奇。

在嚴肅的科學討論上沒有任何女性的發言,奧本海默邀請科學家加入曼哈頓計劃時也沒有哪怕一個女性科學家的身影。

但實際上,女性科學家、技術人員、軍隊都為曼哈頓計劃的成功做出了重要的貢獻,而不僅僅是電影裡的行政、後勤、家庭主婦……

在整個曼哈頓計劃中,女性參與了從爆炸化學專業知識到研究核裂變理論,從支持勞動力到測試反應堆,再到設計和製造原子彈的全部流程。

甚至負責了決定原子彈命運的關鍵技術點。

正如洛斯阿拉莫斯國家實驗室的Kathy Keith所述:

“1943 年,曼哈頓計劃的領導人J. Robert Oppenheimer和Leslie R. Groves將軍在全國范圍內尋找能夠幫助他們實現目標的人。

他們一視同仁,無論男女老少,無論是否擁有博士學位或技術經驗——只要有貢獻,他們都會考慮。”

今天,我們來看看在那段傳奇中“她們”的故事。

諾獎遺珠

吳健雄

吳健雄是美籍華裔粒子和實驗物理學家、美國物理學會第一任女性會長、被譽為“東方居里夫人”、“核研究女王”、“物理學第一夫人”等。

在曼哈頓計劃中,吳健雄讓核反應能夠繼續進行、還為原子彈提供了寶貴的原料。

曾經,吳健雄離諾貝爾獎只有咫尺之遙,楊振寧提出宇稱不守恆理論後,吳健雄在實踐上證明了這個理論。這一發現成為如今基本粒子物理學標準模型的開端。

楊振寧、奧本海默都向諾獎組委會推薦了吳健雄,然後他們的意見卻沒有被採納。

最終,吳健雄與諾獎失之交臂。

1957年,與她同事的李宗道和楊振寧憑藉這個項目獲得了諾貝爾物理學獎,而吳健雄卻在諾獎名單上被抹去了。

吳健雄在給1988年諾貝爾獎得主Sternberg的祝賀信上寫道:“儘管我從來沒有為了得獎而去做研究工作,但是,當我的工作因為某種原因而被人忽視,依然是深深地傷害了我。”

當然,吳健雄在物理學上的貢獻不止於此,她通過實驗證實了守恆矢量電流假說、電荷共軛對稱性在弱相互作用中會遭到破壞、第一個通過實驗獲得與愛因斯坦-波多爾斯基-羅森悖論有關的糾纏光子實驗結果…..

吳健雄雖未獲得諾獎,但她的貢獻讓她與獲得過該獎的居里、愛因斯坦、費米和費曼等物理學巨人齊名。

為了紀念吳健雄,有一顆小行星(2752 Wu Chien-Shiung)以她的名字命名。

Lise Meitner

原子彈是由核裂變驅動的。

Lise Meitner在1939年與Otto Hahn一起發現了核裂變。

但六年後,只有Hahn因這一發現獲得了諾貝爾化學獎。

Lise Meitner出生於1878年的維也納,她在23歲時進入了維也納大學學習,四年後就成為該校第二位獲得物理學博士學位的女性。

獲得博士學位後,Meitner來到德國柏林,與物理學家普朗克和化學家Hahn一起工作。

Meitner與Hahn在一起工作了30 多年。在1918 年,他們共同發現了镤元素。

1926 年,Meitner開始了核裂變研究。

1938 年,納粹德國奪取政權,Meitner逃離柏林,先到荷蘭,後到瑞典斯德哥爾摩。

同年,Otto Hahn和Fritz Strassmann發現了核裂變的證據,但是Meitner和她的侄子、物理學家Otto Frisch提出了鈾核一分為二的理論。

而且,Meitner和Frisch是第一個將這一過程稱為“裂變”的人,他們在1939年發表了一篇Science論文,對這一過程進行了解釋。

但1944 年,諾貝爾化學獎僅授予了Otto Hahn,而Meitner的貢獻卻沒有被承認。

儘管之後Meitner在1949 年獲得馬克斯-普朗克獎章,1966 年與哈恩和斯特拉斯曼一起獲得恩里科-費米獎。

但Meitner的功績就這樣隱入歷史的塵埃中,漸漸地被人們遺忘,她的貢獻只剩下短短幾行,而且還在變得更短。

解決曼哈頓計劃中最關鍵的難題

吳健雄在1944年9月受邀加入了曼哈頓計劃。

起初,吳健雄被指派負責檢查核反應堆的輻射效應。

但這時侯的曼哈頓計劃進展卻不太順利,當時在漢福德基地新投入使用的B反應堆會自己定期啟動和關閉。

他們發現,原子核裂變鍊式反應裡的中子莫名消失了!

惠勒和費米懷疑罪魁禍首可能是半衰期為9.4小時的氙-135,它是鈾-235裂變的產物。

但他們都對此毫無辦法,一是不能論證自己猜想的真假,二是無法分離出核反應中的氙-135。

在前路幾乎一片黑暗的情況下,與費米他們一起共事的科學家Segrè想起了1940年他和吳健雄在伯克利寫的關於Xe的放射性同位素博士論文。

Segrè告訴費米他們,“去請教一下吳女士吧,這篇論文還未發表”。

費米與惠勒拜訪吳健雄後,證實了他們的猜想:

吳健雄的論文驗證了氙-135具有極大的中子捕獲截面,會對核反應堆的運行造成巨大影響。

於是,這個決定核反應能不能繼續下去的關鍵任務,就交給了吳健雄。

吳健雄也不負眾望,開發了通過氣態擴散將鈾分離成鈾-235和鈾-238同位素的方法。

由此,原子核裂變鍊式反應中消失的中子找回來了!

另外,在曼哈頓計劃中,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濃縮鈾的標準模型,為原子彈提供了原料,並建造了創新的蓋革計數器。

然而,在大部分講述曼哈頓計劃的傳奇故事中,吳健雄的功績都被不約而同地略過了。

曼哈頓計劃中的其他女性

Joan Hinton

Joan Hinton(中文名寒春,AI教父Hinton的姑媽)是一位核物理學家,也是直接參與曼哈頓計劃的少數女性科學家之一。

她在1942年獲得本寧頓學院自然科學學士學位後,進入了威斯康星大學,並於1944年獲得物理學博士學位。

在洛斯阿拉莫斯,她主要負責核反應的實驗。Hinton為第一個反應堆的堆芯周圍堆放鈹塊,並為計數器構建電子電路。隨後,Hinton還參與設計並建造了第二個反應堆的控制棒。

Hinton的工作促進了核反應堆的開發,但在美國向長崎和廣島投放了兩顆原子彈後,Hinton為維護和平到處奔波、演講。

Hinton之後的人生都在中國度過,她的貢獻也被概括為:“協助核反應堆的開發”。

Lilli Hornig

Lilli Hornig是參與曼哈頓計劃的女性科學家。

她在1942年獲得Bryn Mawr的學士學位,並於1950年獲得哈佛大學的博士學位。

在洛斯阿拉莫斯的曼哈頓計劃期間,Lilli Hornig曾擔任化學家。

她先是從事钚的基礎研究,後來又從事內爆透鏡的研究。

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的化學係不教打字的女性研究員。

她的出場成為奧本海默知人善用、公正包容的例證。

而這也是電影中,極少有台詞有正面的參與曼哈頓計劃的女性科學家的鏡頭,儘管是為了襯托奧本海默。

Liane Russell

Liane Russell是一位傑出的遺傳學家,她的研究集中在輻射誘導的突變上。

Russell發現了在妊娠期的兩週內如果接受放射性手術,可能會導致胚胎畸形,這項創新研究被稱為14天規則,至今仍保護著數百萬孕婦免受過早的輻射程序侵害。

她於1973年獲得倫琴獎章,1986年成為美國國家科學院院士,並於1994年獲得能源部頒發的恩里科費米獎。

在曼哈頓計劃中,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展中發揮了重要的作用。

Leona Woods Marshall Libby

Leona Woods Marshall Libby博士是建造世界上第一個核反應堆芝加哥堆的團隊中唯一的女性成員,也是反應堆進入臨界狀態時唯一在場的女性。

在曼哈頓計劃中,Woods創建了三氟化硼計數器,用於檢測中子活動,並在芝加哥堆1號(CP-1)實驗中使用,以確定是否可以通過石墨和濃縮鈾氧化物及金屬產生核裂變。

而這是漢福德工程師工廠生產钚的關鍵。

漢福德生產的钚被用於1945年7月的“三位一體試驗”和當年8月在日本長崎投下的“胖子”炸彈的爆炸。

Katherine Oppenheimer

凱瑟琳·奧本海默是德裔美國生物學家、植物學家。

在曼哈頓計劃中,她作為生物學家在阿拉莫斯衛生小組工作,負責為在基地的人員進行血液測試以評估核輻射的危險。

操作Calutron的女性們

在曼哈頓計劃期間,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。

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,於1945 年8 月6 日投放到日本廣島。

由於篇幅所限,其餘曾做出貢獻的女性們不得以略過。

“她們”的歷史

在以吳健雄為創作原型的話劇《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。

我們的努力,終究是能被看見的。”

謹以此文,獻給每一位正在努力生活和勞動的女性。

也獻給所有正仰望著星星,追逐著星星,最終成為星星的女性。

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