本文发表于《大众科学》的前博客网络，反映了作者的观点，不一定反映《大众科学》的观点
今天标志着第五届阿达·洛夫莱斯日，这是一个年度庆祝活动，旨在表彰为科学、技术、工程和数学（STEM）领域做出重要贡献的女性。该活动以奥古斯塔·阿达·金，洛夫莱斯伯爵夫人的名字命名，她通常被认为是第一位计算机程序员。自2009年创立以来，阿达·洛夫莱斯日已经从一个纯粹基于博客的活动发展成为一个以全球性活动为标志的活动，包括公开讲座和维基百科编辑马拉松。今年，阿达·洛夫莱斯日组织者还出版了一本庆祝 STEM 领域女性的论文集，题为《对科学的热情：发现与发明的故事》。这篇博文介绍了我书中的一章。它描述了吴健雄的生活和工作，她是20世纪最重要的物理学家之一。物理学界以外的人很少听说过吴健雄，他们也说不出她对科学的任何重大贡献。我希望这篇文章能在某种程度上改变这种状况。——MW
现在是2012年5月31日下午，中国江苏省浏河上空阴云密布，但银灰色调却显得格外辉煌。晚春的寒意弥漫在空中，一群充满期待的当地居民和尊贵的客人，包括多位来自人民政府的代表，聚集在一个圆形石墙环绕的庭院中，以纪念一位家乡的传奇人物。成群结队的妇女、男人和儿童远道而来，他们裹紧磨损的外套和上衣，等待纪念仪式的开始。
在接下来的两个小时里，参加这场充满活力的聚会的人们将轮流献花、发表演讲和唱歌，向这位20世纪最受赞誉和尊敬的科学家之一致敬。她因在核科学领域的开创性工作而被誉为“物理学第一夫人”和“中国玛丽·居里”，但具有争议的是，她的一些工作帮助她的男性同事获得了诺贝尔奖，而她自己却没有。但在浏河，这个她100年前出生的地方（也是她在1997年去世后被安葬的地方），她被简单地称为健雄：“勇敢的英雄”。
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对于一位在通往全球认可和赞誉的道路上经历了如此多艰苦斗争的人来说，物理学家吴健雄完全不辜负她的父母在她出生于上海西北约30英里的港口城市浏河的那天赋予她的绰号。首先，吴健雄出生在一个她的祖国禁止女孩上学的时代。那时，中国女孩仍然被期望裹脚，长大后为她们的男性同胞服务。
然而，就在吴健雄出生前一年，辛亥革命推翻了中国最后一个王朝，建立了新的中华民国。随着这场大规模的起义，人们的态度发生了翻天覆地的变化，新一代领导人渴望推翻现状。其中一位领导人就是吴健雄的父亲吴仲懿。吴仲懿是一位受过工程学训练的工程师，他坚信男女平等，他认为他能为女儿和她的同龄人做的最好的事情就是创办一所女子学校——该地区的第一所。在妻子范复珃的帮助下，范复珃说服其他家庭让她们的女儿入学，吴仲懿创办了明德女子学校并担任校长。就这样，从小就好奇心旺盛的吴健雄成为了中国最早接受正规教育的女孩之一。
但她父亲的学校只能带吴健雄走到这里。为了继续学习，她唯一的选择是加入离家50英里的女子寄宿学校。当她开始在苏州女子师范学校上课时，她才10岁，在那里她很快发现了物理科学的美丽和魅力。当然，对于一个如此年幼的孩子来说，远离家人并不容易，但她的父母给了她力量。“忽略障碍，”她的父亲告诉她。“低下头，继续前进。”
在这样的鼓励下，吴健雄全身心投入到在大学阶段学习数学和科学的目标中。她几乎在学校住了整整七年，在此期间，她比许多同学付出了双倍的努力，这样她才能拥有获得南京国立中央大学物理系名额所需的技能。她的付出得到了回报：1930年，她高中毕业，并以数学专业进入中央大学，后来转入物理学。
1934年，吴健雄以全校无可争议的第一名的成绩从中央大学毕业。但她再次发现自己碰壁了：当世界开始解开原子之谜时，这个话题深深地吸引了她，但中国没有物理学研究生课程。因此，在一位导师的建议和一位叔叔的资助下，吴健雄前往美国，她认为这只是她在中国科学事业道路上的短暂绕道。她万万没有想到，当她踏上加利福尼亚海岸的那一刻，她的人生轨迹几乎会发生戏剧性的转变——她也再也没有见到她留在家乡的家人。
原子人生
20世纪30年代的美国迎来了科学探索的新时代。特别是原子物理学在1931年向前迈进了一大步，当时未来的诺贝尔奖获得者欧内斯特·劳伦斯在研究生M·斯坦利·利文斯顿的帮助下，建造了第一台回旋加速器，这是一种粒子加速器，它利用磁场加速和碰撞原子碎片，以便可以精确地研究它们的相互作用。
劳伦斯和他的回旋加速器位于加州大学伯克利分校，那里正迅速成为世界领先的原子研究中心。它也离旧金山只有一箭之遥，1936年夏末，吴健雄的轮船跨越浩瀚而动荡的太平洋，前往研究生院，并在旧金山登陆。吴健雄的最终目的地是密歇根大学，她计划在那里攻读博士学位，但在课程开始前的空闲时间里，她决定参观伯克利校园及其世界一流的物理系。
在加利福尼亚逗留的短短几天里，吴健雄的计划完全改变了。首先，她结识了一位名叫袁家骝的中国物理系学生，他后来成为了她生活中不可或缺的一部分。此外，在会见了显然印象深刻的劳伦斯教授后，她被邀请在伯克利攻读研究生。对于吴健雄来说，有机会在一些核物理学传奇人物的指导下学习——其中包括劳伦斯以及未来的曼哈顿计划主任罗伯特·奥本海默——简直是梦想成真，她迫切希望尽可能多地了解物质的本质。在一个突然而大胆的举动中，她放弃了在密歇根大学入学的计划。
作为一名研究生，“吴小姐”在同学中非常受欢迎。她也因其坚定不移的职业道德而闻名，她经常在实验室里工作到凌晨。这种声誉将伴随她整个职业生涯。“我一直觉得，”她后来解释说，“在物理学中，可能在其他努力中也是如此，你必须全身心投入。这不仅仅是一份工作，而是一种生活方式。”
然而，事实是，吴健雄在适应美国文化方面遇到了一些困难。英语是一门很难掌握的语言，她一生都在努力掌握某些发音和语法规则。更重要的是，她想念中国菜，更喜欢中国式的服装——以至于她一直穿着传统的高领旗袍，直到晚年，而且经常在白大褂里面穿。
在吴健雄抵达加利福尼亚州后不到一年，国际头条新闻报道了令人震惊的消息：日本入侵中国。自从抵达美国后，吴健雄一直与她的父母、兄弟姐妹保持密切联系，但在入侵后，她有八年之久没有收到家人的任何消息。那是一段艰难的时期，来自前线的可怕消息陆续传到海外：到1937年底，仅在她家乡南京就有约42,000名平民遭到日军的强奸或杀害。四年后，在珍珠港事件中日本袭击美国后，这场冲突正式与第二次世界大战合并。
由于她无能为力帮助她的亲人，吴健雄试图不去理会战争，而是专注于她的工作。她在劳伦斯和他的助手，另一位未来的诺贝尔奖获得者埃米利奥·塞格雷的指导下攻读论文。到1940年，吴健雄完成了她的博士学位，并被认为是核裂变新科学的专家——“权威”，罗伯特·奥本海默如是说。核裂变是指通过诱导核反应或天然放射性衰变分裂大型原子核。
问问吴小姐
吴健雄在伯克利担任了两年研究助理，巩固了她作为美国最有能力的实验物理学家之一的声誉。正是在这段时间里，由物理学偶像恩里科·费米领导的科学家们正在华盛顿州汉福德的一个研究机构试图（但没有成功）产生第一次大规模、自持的钚链式反应。到那时为止，费米的反应会持续几个小时，然后不明原因地停止。
传说有人向费米建议他“问问吴小姐”的建议。他这样做了，吴健雄迅速推断出问题是氙的积累，氙是钚裂变的副产品。氙是一种惰性稀有气体，但事实证明，费米链式反应中产生的特定同位素倾向于捕获游离中子。
吴健雄知道，反应室中积累的氙越多，被捕获的中子就越多，可用于诱导未来反应的中子就越少。她是正确的，费米的团队很快纠正了这个小故障。就这样，吴健雄解决了整个实验物理学中最棘手的问题之一。
1942年，吴健雄和她的新婚丈夫袁家骝搬到了东海岸。虽然她在伯克利的许多同事都被招募参加了战争，但吴健雄却没有被邀请参加，尽管她对原子物理学有着相当的了解。她也没有被邀请留在伯克利担任更永久的职位。在那个时候，大多数美国顶尖大学仍然拒绝接受女性，无论是作为学生还是教授，吴健雄遭遇性别歧视是一个不幸的现实。在战争时期，她也面临着严重的种族歧视。
当袁家骝在新泽西州普林斯顿的美国无线电公司实验室获得职位，从事雷达开发工作时，吴健雄接受了史密斯学院的助理教授职位，这是一所位于马萨诸塞州北安普顿的女子学校。这种情况远非理想。这对新婚夫妇相隔200英里，只能在纽约市的周末见面。虽然吴健雄喜欢教导像她曾经那样有上进心的女科学家，但她很少有机会做她最喜欢的事情：在实验室里解决问题。
不久之后，吴健雄开始在史密斯学院感到不快乐。当她向前导师欧内斯特·劳伦斯倾诉她的挫败感时，他向许多需要教授来弥补许多教职员工休假以帮助战争的机构推荐了她。很快，吴健雄就收到了八所著名大学的职位邀请，其中三所仍然禁止女性入学。她选择了普林斯顿，以便离袁家骝更近，并因此成为该机构的第一位女教授。
曼哈顿计划
几个月后，吴健雄被招募加入曼哈顿计划，这是美国秘密的战争研究和开发计划。她的许多前教授和同事已经花费数年时间秘密开发原子弹。现在，吴健雄将在哥伦比亚大学拥有的一家纽约市仓库中应用她的专业知识来支持这一目标。
与公众认知相反，相当多的女性——肯定有数百人，甚至可能数千人——参与了曼哈顿计划的技术领域。她们是化学家、技术人员、医生、数学家等等。但吴健雄是极少数为这项关键战争努力做出最高水平物理学研究的女性之一。
除了她早期在费米的钚问题上提供的帮助外，吴健雄的工作主要涉及铀的浓缩，即将该元素最丰富的同位素238U（不可裂变）转化为稀有得多的235U（可裂变）。此外，她还对盖革计数器进行了重大改进，今天的任何高中物理学生都会认识到这是一种常见的辐射探测器。
1945年8月6日，当一颗铀弹在日本广岛爆炸，造成毁灭性后果时，吴健雄和其他数千人的工作为世人所知。核能的利用，无论是用于国际武库还是用于和平发电，才刚刚开始。但第二次世界大战即将成为历史。
战争的结束为吴健雄带来了好消息，也带来了职业和个人生活上的几个新篇章。首先，在与家人失去联系八年之久后，她终于收到了消息，得知中国家乡的每个人都安好。她的父亲甚至被视为战争英雄：他设计了滇缅公路，这是盟军用来向中国军队运送物资的关键运输路线。
吴健雄也很高兴得知哥伦比亚大学希望她留下来担任高级研究员。事实上，曼哈顿晨边高地街区将在接下来的四分之一世纪成为她的职业之家。它很快也将成为她的个人之家。1947年，他们的儿子文森特出生后，吴健雄和袁家骝搬到了离哥伦比亚大学物理大楼普平楼只有几个街区的公寓。
β衰变
在她的职业生涯的这个阶段，吴健雄已经赢得了作为一名高技能实验物理学家的扎实声誉。随着战争的结束，她需要一个新的问题来关注。吴健雄做出了明智的选择：她对β衰变的研究——一种神秘的放射性类型，其中一个大型原子核释放能量并转变成一种新的元素——将帮助她重塑世界对几种基本原子过程的理解。
当时，没有人真正理解β衰变是如何工作的。早在1933年，恩里科·费米就设计了一个看似可行的理论，解释了由质子和中子组成的原子核如何发射出一个电子以及一个中微子，并在过程中变成一种完全不同的元素。但许多物理学家试图用实验数据来支持费米的理论，但他们的结果充其量是混乱的。
如果说吴健雄有什么为人所知的话，那就是她会不遗余力地设计实验，以明确阐明系统的机制。“她有一种非常非常强烈的意识，认为事情必须做得正确，”吴健雄的前研究生里昂·利多夫斯基告诉作家莎伦·麦格雷恩。“如果做得马马虎虎，那就不值得做，因为结果不可靠。”
吴健雄实际上是一位伟大的工程师，就像她是一位物理学家一样。而且，很像《星际迷航》中的蒙哥马利·“斯科蒂”·斯科特中尉指挥官，她被认为是“奇迹创造者”。就β衰变而言，通过仔细解构其他物理学家在他们的实验中所做的事情，她注意到一个关键事实：他们使用的放射源厚度不同。事实证明，这是先前对费米十年前提出的理论进行测试的关键问题。一旦吴健雄控制了源厚度，她和其他人的结果就完美地符合了费米的预测，从而一劳永逸地证明了他是正确的。
在接下来的十年里，吴健雄继续研究β衰变和相关问题。令人难以置信的是，她年复一年地被哥伦比亚大学教职员工拒之门外，因为她没有被分配教课。直到1952年，也就是她在曼哈顿计划开始研究八年后，她才被正式邀请加入。
两年后，经过漫长的归化程序，吴健雄和袁家骝成为了美国公民。这是他们在1949年中国成为共产主义国家后做出的决定。不幸的是，由于冷战期间美中两国政府之间持续的紧张关系，吴健雄直到20世纪70年代才能再次访问她的祖国，那时她的大部分直系亲属都已去世。
与此同时，她的儿子文森特正在快速成长。像她在伯克利的日子一样，吴健雄仍然是一个工作狂，所以她非常依赖保姆来照顾孩子。“如果我母亲在实验室里过于忙碌，我并没有感到被剥夺了什么，”文森特说，他后来自己也成为了一位成功的原子物理学家。“我大部分时间都和朋友们在一起，做功课，或者做许多学龄儿童感兴趣的事情。我总是喜欢自己弄清楚事情，所以我不像需要我的父母为我做作业那样。”
宇称守恒
1956年，吴健雄再次展示了她的实验能力，她取得了一项极少数人能取得的成就：她推翻了自然界的一项基本“定律”。物理学界许多人认为她应该分享后来因其职业生涯中最重大的成果而获得的诺贝尔奖，但事实并非如此。
有问题的定律被称为宇称守恒，它在物理学界盛行了近40年。简单来说，宇称表明自然界不偏袒左右。如果你看一个女孩对着镜子扔棒球，那么对于女孩和她的镜像来说，物理定律是相同的。
当20世纪中叶的物理学家开始发现一系列新的亚原子粒子时，其中两种粒子，θ介子和τ介子，让他们感到困惑。θ介子和τ介子有许多相同的性质，包括质量——这个结果表明它们实际上可能是同一种粒子的两种形式。但测量结果也表明它们衰变成两种不同的宇称态，一种为正，一种为负。如果它们实际上是同一种粒子，那么这意味着宇称守恒在所有情况下都不成立。这是一个令人不安的概念。当时，宇称是物理学的一项基石定律；基于数学证明，它与万有引力定律一样被广泛接受。但它真的被证明了吗？
在1956年4月的一次科学会议上，著名的理论物理学家理查德·费曼向他的同事们提出了一个想法：如果宇称规则是错误的怎么办？哥伦比亚大学的理论物理学家李政道和普林斯顿高级研究所的杨振宁开始研究这个问题。他们很快开始相信，宇称可能在某些核反应中不守恒——特别是那些涉及β衰变的核反应。但如何检验它呢？
李政道向β衰变专家吴健雄寻求建议。她提出了一个具体的方法，使用钴元素的一种同位素作为检验该假设的最佳选择。在进一步查阅文献后，李政道和杨振宁发表了一篇论文，指出宇称守恒实际上没有在所有情况下都得到证明，并提出了一些实验来观察实际情况。
吴健雄立即开始工作。她完全有资格设计和进行这项测试，她想成为第一个做到这一点的人。“没有人相信这会发生，而且由于它太难了，他们不会去解决它，”杨振宁后来告诉麦格雷恩。“吴健雄认为左右对称性是如此基本和根本，因此应该对其进行测试。”
吴健雄放下了手头的一切，包括睡眠、吃饭以及与丈夫计划已久的中国之行，花了六个月的时间来研究宇称实验。甚至在李政道和杨振宁的文章发表之前，她就组织了一支物理学家团队，在华盛顿特区国家标准局（NBS）使用特殊的超冷却设备来协助进行这项实验。吴健雄开始在纽约和华盛顿之间往返，以检查实验进展，而国家标准局团队则夜以继日地工作，为首次试验做准备。
最后，在圣诞节后的两天，团队准备就绪。无论结果如何，吴健雄和她的同事都知道他们的结果将标志着核物理学史上的一个重要时刻。他们拨动了一些开关，实验正式开始。
团队正在寻找的关键因素是电子从钴核中射出的方向，因为原子核经历了β衰变。如果宇称守恒成立，他们会看到电子对称地向多个方向射出。但如果宇称不守恒，电子将主要朝一个方向飞出。团队的第一个结果很明确：电子不是对称射出的。在他们潦草记录数据的笔记本的左上角，团队成员拉尔夫·哈德逊满怀胜利地强调写道：“宇称不守恒！”
在接下来的两周里，吴健雄和她的同事多次检查和重新检查了他们的结果。最后，在1957年1月9日凌晨2点左右，团队打开了一瓶香槟。τ介子和θ介子毕竟是同一种粒子——现在称为K介子。正如吴健雄后来告诉麦格雷恩的那样，“这些是欣喜若狂和狂喜的时刻。瞥见这种奇迹可以是一生的回报。”
第二天，《纽约时报》在头版宣布“核物理学基本概念的粉碎”。对于吴健雄来说，这是一个难忘的时刻，但也深刻地提醒我们，我们认为的自然“定律”在科学眼中不一定是无可辩驳的。正如物理学家理查德·费曼曾经说过的一句名言：“如果它与实验不符，那就是错误的。在这个简单的陈述中，蕴藏着科学的关键。”
荣誉无数，但没有诺贝尔奖
宇称结果如此引人注目，以至于同年就获得了诺贝尔奖，但获奖者不是吴健雄。1957年10月，诺贝尔委员会宣布李政道和杨振宁因“他们对所谓的宇称定律的深刻研究，导致了关于基本粒子的重要发现”而获得物理学奖。
吴健雄感到非常失望。这已经不是理论家赢得诺贝尔奖，而关键的实验学家为了支持他们而做了关键工作却一无所获的第一次了。当吴健雄自己的论文导师欧内斯特·劳伦斯在1939年因发明回旋加速器而获奖时，他的研究生M·斯坦利·利文斯顿将劳伦斯的愿景转化为物理工作机器做了很多工作，但却一无所获。
“作为一名实验学家，我的自然倾向是认为实验团队没有被包括在奖项中是一种遗憾，”吴健雄的儿子最近承认，他在洛斯阿拉莫斯国家实验室的工作重点是中子物理学。“除此之外，如果不了解评奖委员会的内部推理，就妄下定论是不合适的。我个人认为，如果她被包括在内，那将是当之无愧的。但我没有怀恨在心，因为她因其工作获得了许多其他奖项。”
即使在1981年从哥伦比亚大学正式退休之前，吴健雄确实积累了一份令人羡慕的荣誉、奖项和第一人名单。也许这是因为她在宇称守恒方面的重大成就之后并没有放慢脚步。恰恰相反，在接下来的二十年里，她将进行许多额外的开创性研究，不仅在β衰变领域，而且在短寿命“奇异”原子，甚至镰状细胞贫血症的生物物理学领域。
吴健雄最杰出的荣誉包括：1964年美国国家科学院的康斯托克奖；1974年美国物理学会的汤姆·邦纳奖（同年她被任命为该学会的第一任女主席）；1975年美国国家科学奖章；1978年沃尔夫物理学奖；1981年当选为意大利年度女性；以及1998年入选美国国家女性名人堂。1990年，她甚至成为第一位以她的名字命名小行星的在世科学家：小行星 2752 吴健雄星。
吴健雄的最终持久贡献是在她退休后出现的，当时她抽出时间环游世界，向听众讲述她在实验室取得的成功，以及作为一个在男性主导领域工作的女性的经历。就像她父亲多年前一样，吴健雄是一位彻头彻尾的女性拥护者。她毫不畏惧地表达自己对女性在数学和物理科学领域实现任何程度的平等代表性还有很长的路要走的看法。她热切希望，她在旅行中接触到的易受影响的女孩和年轻女性能够从她的人生故事中汲取灵感，并继续追求 STEM 领域的职业生涯。
这个非凡的故事于1997年2月16日结束，当时吴健雄因中风去世，享年84岁。除了她的丈夫、儿子和一个孙女外，她还留下了巨大的遗产。哥伦比亚大学的长期同事威廉·哈文斯评论说：“她是她那个时代世界上杰出的女物理学家。” 与她保持友好关系直到最后的李政道直言不讳地说：“吴健雄是物理学界的巨人之一。”
勇敢英雄的遗产
吴健雄在美国功成名就，但她选择将自己安葬在她的家乡浏河，与2003年去世的丈夫袁家骝合葬。现在安放他们遗骸的圆形庭院是吴健雄的父亲近一个世纪前创办的明德学校的一部分，以便他的女儿能够开始接受适当的教育。可以想象，当他看到一排又一排的孩子们手持一朵黄色的小花，肃立无声地纪念吴夫人，这位20世纪最有影响力的核物理学家之一，在她本应迎来100岁生日的日子里，他会多么自豪。
在距此地约160英里的西部，在南京大学（原国立中央大学）的校园里，一座精美的博物馆邀请参观者了解无与伦比的吴健雄。墙上挂满了吴健雄与政要、实验室同事以及与朋友开玩笑的带注释的镶框照片。由于袁家骝的精心策划，他在妻子去世后捐赠了妻子的许多遗物，这个画廊感觉就像一座总统图书馆，陈列着实物奖项、荣誉学位，甚至还有一个重建的办公室空间，里面摆放着吴健雄的书籍，让参观者真正感受到她的人生和成就。
在博物馆的一个安静的角落里，一位勇敢英雄的话语作为对她持久遗产的最后纪念：“科学不是静态的，而是动态的，并且不断改进。正是怀疑长期以来被相信的事物的勇气，以及对验证和证明的不懈追求，推动着科学的车轮向前滚动。”
延伸阅读
Benczer-Koller, N (2009), 吴健雄 1912 – 1997, 美国国家科学院。
Cooperman, SH (2004), 吴健雄：先锋物理学家和原子研究员, 纽约，纽约：罗森中心。
Hammond, R (2010), 吴健雄：先锋核物理学家, 纽约，纽约：切尔西出版社。
McGrayne, SB (1998), 诺贝尔科学奖女性：她们的生活、奋斗和重大发现, 华盛顿特区：约瑟夫·亨利出版社。
在南京大学虚拟参观吴健雄博物馆。