王丹紅寫作手記：永遠的吳健雄
2021年2月11日，美國郵政局發(fā)布永久性吳健雄紀念郵票
撰文｜王丹紅
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在華人世界，人們會更關(guān)注吳健雄應(yīng)不應(yīng)該共享諾貝爾獎，其實，這是一個開放問題，不同的人有不同的答案。更為重要的事情并不是吳健雄得不得諾貝爾獎，而是我們應(yīng)該對吳健雄在現(xiàn)代物理學(xué)中的不朽貢獻，尤其是她是宇稱不守恒發(fā)現(xiàn)中真正作用有準確的認識，并且給予她應(yīng)有的榮譽。
2019年12月一天的清晨，在家里的餐桌上，我偶然讀到我先生剛收到的《美國物理學(xué)會新聞》。這期的頭版有兩篇文章介紹2019年度的諾貝爾物理學(xué)獎和化學(xué)獎的獲得者及其貢獻。突然，一張亞裔女性的照片吸引了我，我一下認出這是華人物理學(xué)家吳健雄。1998年，在美國費城，我讀到作家江才健剛出版不久的臺灣版《物理科學(xué)第一夫人——吳健雄》。吳健雄給我留下了深刻印象，盡管我從未見過她。
2019年11月號美國物理學(xué)會新聞 APS NEWS
“吳健雄已于1997年去世，為什么她的照片20多年后還出現(xiàn)在美國物理學(xué)會的新聞上呢？”
細讀文章，發(fā)現(xiàn)這是一篇美國物理學(xué)會評估 “物理探求項目”（APS Physics Quest program）實施十年的文章，該項目2019年度的聚焦人物是華裔美籍實驗物理學(xué)家吳健雄。
在吳健雄逝世22年后，美國物理學(xué)會以她為主題鼓勵初中生熱愛物理學(xué)，這是一項崇高榮譽。這篇文章也提到吳健雄在宇稱不守恒發(fā)現(xiàn)中的貢獻被諾貝爾物理學(xué)獎忽略，為她鳴不平。
作為曾經(jīng)連續(xù)十年深度報道諾貝爾科學(xué)獎項的科學(xué)記者，我對諾貝爾獎報道有職業(yè)性敏感。我想知道美國物理學(xué)界在1957年諾貝爾獎頒獎之后62年、吳健雄辭世22年后，為什么堅持認為吳健雄的貢獻被忽略？她在宇稱不守恒研究中的貢獻究竟是主要的還是輔助性的？
帶著這個深深的疑問，我查閱了相關(guān)的原始論文和文獻資料，并且進行了對照分析。我驚詫地發(fā)現(xiàn)：
吳健雄不僅在宇稱不守恒發(fā)現(xiàn)中領(lǐng)導(dǎo)和做出了公認的第一個關(guān)鍵性實驗，而且，從1956年5月初開始，在李政道提問的啟發(fā)下，她就積極參與并影響了宇稱不守恒的研究，提供了有關(guān)這項研究的實驗概念和方法，并將之實現(xiàn)。這才是六十多年來，直接參與和了解宇稱不守恒發(fā)現(xiàn)工作的諸多物理學(xué)同行，堅持不懈地為她的貢獻被忽略和誤讀鳴不平的真正原因。
經(jīng)過半年多的研究，2020年8月初，我寫出《吳健雄在宇稱不守恒發(fā)現(xiàn)中的不朽貢獻》。文章約3萬字。文章交付編輯后，依然還有諸多問題縈繞在我腦海，比如：
理論物理學(xué)家、美國原子彈之父羅伯特·奧本海默是吳健雄、李政道和楊振寧的師長輩和同事，也是這一研究過程的見證者之一，他在1957年諾貝爾獎頒發(fā)之時，立即公開表示：宇稱不守恒的發(fā)現(xiàn)有三個人的功勞最大，不可忽略吳健雄的貢獻。
在奧本海默和更多親歷并見證了宇稱不守恒發(fā)現(xiàn)的物理學(xué)家看來，吳健雄在宇稱不守恒發(fā)現(xiàn)中的貢獻關(guān)鍵而突出。但因為被諾貝爾獎遺漏，在中國公眾和學(xué)術(shù)界，吳健雄受到的重視和關(guān)注遠不如她的兩位年輕同事李政道和楊振寧。
對此了解越多，我就越覺得有責(zé)任把這個故事寫出來，并反思作為科學(xué)記者在報道和介紹科學(xué)家和他們的成就時，究竟缺失了些什么。
1997年7月，王丹紅在哥倫比亞大學(xué)物理系普平（Pupin）大樓，大廳布告欄是吳健雄紀念會通知。攝影 王鴻飛
1
語焉不詳?shù)闹Z貝爾獎頒獎詞
宇稱不守恒的發(fā)現(xiàn)是1957年諾貝爾獎委員會頒獎的工作，但在諾貝爾獎委員會的頒獎詞中，卻只字未提及這項發(fā)現(xiàn)。
1957年諾貝爾物理學(xué)獎頒獎詞：表彰楊振寧和李政道前一年 “對所謂宇稱守恒原理的深刻探索，導(dǎo)致基本粒子領(lǐng)域的重大發(fā)現(xiàn)”：
The Nobel Prize in Physics 1957 was awarded jointly to Chen Ning Yang and Tsung-Dao (T.D.) Lee "for their penetrating investigation of the so-called parity laws which has led to important discoveries regarding the elementary particles."
這份頒獎詞既未提及引導(dǎo)李楊深度探索宇稱問題的“θ-τ之謎”，也未提及他們的理論假設(shè)所導(dǎo)致的基本粒子領(lǐng)域重大發(fā)現(xiàn)：宇稱不守恒。
更有意思的是，1957年12月10日，在瑞典首都斯德哥爾摩舉行的諾貝爾獎頒獎典禮上，諾貝爾物理學(xué)獎委員會委員克萊因（O.B. Klein）在頒獎演講中，卻明確說明當(dāng)年諾貝爾物理學(xué)獎表彰的就是宇稱不守恒的發(fā)現(xiàn)。他說：
今年的諾貝爾物理學(xué)獎頒發(fā)給李政道教授和楊振寧教授，是基于一些基本物理學(xué)原理，即所謂的 “宇稱守恒” ——一條十分確定的自然定律：左右對稱——在基本粒子及其反應(yīng)中的應(yīng)用。
......事實上，我們多數(shù)人都傾向于認為基本粒子對于右和左的對稱，是自然界左右對稱普遍法則的必須結(jié)果，感謝李和楊以及受他們啟發(fā)而做出的實驗發(fā)現(xiàn)，我們現(xiàn)在知道這是一個錯誤。
克萊因演講說明，宇稱不守恒的發(fā)現(xiàn)的確是當(dāng)年諾貝爾獎表彰的貢獻。
獲獎理由和頒獎演講的不一致，說明諾貝爾獎委員會在決定頒發(fā)當(dāng)年諾貝爾物理學(xué)獎時的矛盾心情。而且，克萊因的這段陳述半真半假，在肯定李楊貢獻的同時，卻忽略了宇稱不守恒發(fā)現(xiàn)中吳健雄的關(guān)鍵貢獻。這正是我的文章希望回答的問題。
物理學(xué)是一門建立在實驗基礎(chǔ)上的科學(xué)，理論學(xué)家們“天花亂墜”的理論假設(shè)，原則上是建立在已觀測到的未知現(xiàn)象上，并且需要經(jīng)過進一步的實驗驗證，才能成為物理學(xué)定律。
宇稱不守恒的發(fā)現(xiàn)也不例外，并成為1957年物理學(xué)的一個基礎(chǔ)性、革命性成就。在這個發(fā)現(xiàn)過程中，理論物理學(xué)家和實驗物理學(xué)家之間的親密合作，才是宇稱不守恒發(fā)現(xiàn)的真正故事。
2
宇稱不守恒的關(guān)鍵思想和方法是怎么獲得的？
左：楊振寧和李政道在普林斯頓高等研究所 1960年代初左右
右：1963年，吳健雄在實驗中。圖源：美國史密斯博物館檔案
李政道和楊振寧獲得諾貝獎的論文是1956年6月22日完成的論文，是一篇文獻評論（Literature Review ）。這篇論文的重要性在于：兩人在文獻研究中發(fā)現(xiàn)，沒有證據(jù)證明弱作用中宇稱是守恒的，因此提出對弱作用中宇稱守恒的質(zhì)疑，并建議了在弱作用中檢驗宇稱守恒的兩個可能實驗。
如果我們只是簡單閱讀分別完成于1956年6月22日的李楊理論論文、1957年1月10日的吳健雄等實驗論文，似乎可以得出這樣的結(jié)論：吳健雄是根據(jù)李-楊論文中建議的實驗方法，領(lǐng)導(dǎo)完成了一項高難度的實驗，諾貝爾獎忽略她的貢獻，可以理解。
但事實上，仔細閱讀和研究這些論文中的具體內(nèi)容，需要進一步追問：作為理論物理學(xué)家，李-楊論文中的實驗思想和方法是怎么獲得的？
原始論文和文獻資料顯示：論文中關(guān)鍵的實驗思想和方法與吳健雄有關(guān)。
根據(jù)李政道和吳健雄的回憶，1956年5月初，在紐約哥倫比亞大學(xué)物理系大樓，李政道至少兩次到吳健雄辦公室。
第一次是5月6日之前，他問吳健雄：β衰變實驗中有無宇稱守恒的證明？吳健雄明確回答：沒有，因為檢測量用的是二維標(biāo)量；李政道問：是否可以三維贗標(biāo)量測量？吳健雄說：可以。
從5月6日開始，吳健雄開始考慮在β衰變中測量宇稱問題，因為她認為這是一個重要的物理學(xué)問題，她說：“雖然我感到宇稱守恒定律是錯誤的可能性不大，但是我迫切要作一個明確的測試?！?/span>
這說明兩個問題：第一、在李政道和吳健雄的第一次討論中，吳健雄提出了用β 衰變檢驗宇稱守恒的方法，而這是正是李-楊6月22日論文中建議的第一個實驗思想；第二、吳健雄從5月6日開始考慮和積極準備做這個實驗，因此，既不是李政道和楊振寧請吳健雄做的，也不是在李-楊6月22日完成論文后她才決定做的。這一點，諾貝爾物理學(xué)獎委員克萊因的頒獎演說與事實不符合。
第二次，5月中下旬，李政道第二次到吳健雄辦公室請教β衰變的實驗問題。吳健雄問：是否有人對這個實驗提出建議？李政道說有人提出低溫下極化原子核技術(shù)，吳健雄立即指出：最好用鈷60作為β衰變放射源來檢驗宇稱守恒問題，而不是用核反應(yīng)器產(chǎn)生的極化核或極化中子束，并將西格邦1955年出版的《β射線和γ射線譜學(xué)》借給李政道。
“用鈷60作為β衰變放射源” 是李-楊論文中所建議的第一個實驗方法的來源；《β射線和γ射線譜學(xué)》點亮了李-楊研究中的思路。
1982年，楊振寧在《獲得諾貝爾獎的論文產(chǎn)生經(jīng)過》中寫道：（1956年）5月底寫好了論文后，6月5日，他驅(qū)車帶家人到麻省劍橋，在麻省理工學(xué)院作了一個報告：
我們的稿子討論了β衰變的不對稱性及
衰變的上-下不對稱性作為弱作用中宇稱守恒的可行檢驗手段這件事。在Shirley和 Al Wattenberg 為我們舉行的聚會上，同AI簡單地交換意見以后，我明白了，
衰變序列也可以作為一種檢測手段。回到布魯克海文，我把這一點寫進了尚在打印的稿子中去。在校對清樣時，我們又加上了
衰變序列。
這里楊振寧敘述的過程，發(fā)生在吳健雄和李政道討論、李政道借《β射線和γ射線譜學(xué)》之后。
1957年12月11日，楊振寧在瑞典科學(xué)院諾貝爾獎演講中說：
一旦明白了這一點，就容易懂得，哪種實驗才能明確檢驗從未檢驗過的在弱相互作用下宇稱守恒的假設(shè)。李政道博士和我在1956年夏提出了涉及β衰變，
，
及奇異粒子衰變的一系列實驗。所有這些實驗的基本原理全都一樣：安排兩套實驗裝置，它們互為鏡像并且包含弱相互作用，然后檢查這兩套實驗裝置儀表上的讀數(shù)是否總是相同。如果讀數(shù)不同，就毫不含糊地證明左右對稱性不成立。
這說明了李政道和吳健雄關(guān)于β衰變的討論在設(shè)計相關(guān)實驗中的關(guān)鍵作用。
1957年1月15日，基于吳健雄實驗組的β衰變實驗結(jié)果和加溫實驗組關(guān)于
實驗結(jié)果，前哥倫亞大學(xué)物理系主任拉比在新聞發(fā)布會上宣布：宇稱守恒被實驗推翻。
1997年5月30日，李政道在北京大學(xué)舉行的紀念吳健雄大會上發(fā)表演講，談到宇稱不守恒的實驗和發(fā)現(xiàn)，他說：“用鈷60是健雄提出來的”。
諾貝爾委員會在 “宇稱不守恒” 發(fā)現(xiàn)不過到一年的時間里，在缺乏對具體研究過程充分了解的情況下，匆忙頒獎，遺漏了吳健雄的貢獻，令人遺憾。當(dāng)獲獎?wù)呦⒁还?，立即引發(fā)了解這項研究具體過程的美國物理學(xué)同行的懷疑和異議，從1957年10月至今，有一些科學(xué)家不斷地在為吳健雄鳴不平。
1957年諾貝爾獎遺漏吳健雄，或許不是諾貝爾獎委員會的過錯，但諾貝爾獎委員會沒有等待稍微長一點的時間才為此發(fā)現(xiàn)頒獎，應(yīng)該才是主要問題。倉促地對學(xué)術(shù)和學(xué)術(shù)貢獻進行評價，卻缺少足夠的鑒別，不正是科學(xué)界應(yīng)該正視的問題嗎？
3
風(fēng)華正茂 黃金歲月
1957年，紐約，三位哥倫比亞大學(xué)學(xué)者：胡適、吳健雄、李政道
我見到李政道和楊振寧兩位先生，是在他們的髦耋之年。2000年-2009年在北京做科學(xué)時報記者時，我參加過清華大學(xué)為慶祝楊振寧先生80歲生日舉行的學(xué)術(shù)研究會，也參加過中國科學(xué)院在人民大會堂為慶祝李政道先生80歲生日舉行的學(xué)術(shù)研討會。我1998年讀江才健著吳健雄傳記時，她已經(jīng)去世了。
他們?nèi)硕际堑赂咄氐拈L者，但在當(dāng)時的我看來，李楊顯然更令人敬重，因為他們?yōu)橹袊双@得了第一個諾貝爾獎。
但是，我從未意識到，在開展宇稱不守恒研究時，他們正處于風(fēng)華正茂的黃金歲月。而且，吳健雄也是李政道和楊振寧的師長輩，在學(xué)術(shù)界受到的尊重從來并不亞于他們二人。
宇稱不守恒的研究是在1956-1957年間進行的，當(dāng)時，吳健雄44歲，李政道29歲，楊振寧34歲。我在給文章尋找配圖時，努力找到他們當(dāng)年的照片，回到當(dāng)時的歲月。
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淵 源
2020年，我能夠在對吳健雄的經(jīng)歷產(chǎn)生濃厚的興趣后并尋找她在1957年宇稱不守恒發(fā)現(xiàn)中的貢獻，也得益于我在科學(xué)時報社十多年的工作經(jīng)歷和資料積累。2009年6月，當(dāng)我準備隨家人到美國時，我到報社社長劉洪海辦公室辭行，在他的書柜里看見臺灣版的江才健著《楊振寧傳——規(guī)范與對稱之美》，以及《宇稱不守恒發(fā)現(xiàn)之爭論解謎——李政道答《科學(xué)時報》記者楊虛杰問及有關(guān)資料》合訂本，劉總看見我對這兩本書有興趣，就對我說：“丹紅，如果你有興趣，這兩本書就送給你吧！它們在你手里更有用?！?/span>
我在科學(xué)時報社連續(xù)十年做了諾貝爾獎的深度報道，每年10月都會寫三篇以上的報道：物理學(xué)獎、化學(xué)獎、生理或醫(yī)學(xué)獎。出于對諾貝爾獎報道的職業(yè)性敏感，當(dāng)我讀到2019年11月美國物理學(xué)會月刊有關(guān)吳健雄的文章后，非常好奇為什么在1957年諾貝爾物理學(xué)獎62年后，物理學(xué)同行還在為吳健雄鳴不平。
信息的電子化和網(wǎng)絡(luò)化，讓我更容易地搜索到1956-1957年間發(fā)表的原始論文，以及相關(guān)的文獻資料。
在這些工作過程中，除了字面上的意思之外，我一開始并不懂得三維 “贗標(biāo)量” 是宇稱不守恒發(fā)現(xiàn)中的關(guān)鍵概念及其在物理學(xué)中的重要性。幸運的是，我的先生王鴻飛1991-1996年是哥倫比亞大學(xué)化學(xué)系的博士生，他長期研究非線性光譜學(xué)和手性問題。他告訴我，他在研究中最常用的概念和經(jīng)常推導(dǎo)及處理實驗數(shù)據(jù)所用到的就是三維 “贗標(biāo)量”。他的講解總算讓我對宇稱不守恒和自然界中普遍存在的手性及不對稱現(xiàn)象之間的聯(lián)系有了一定的認識。他還告訴我，他的博士導(dǎo)師的博士后導(dǎo)師跟楊振寧先生同時在 Edward Teller 的研究組做理論研究工作。他1996年還跟吳健雄夫婦合過影。
1996年8月6日，中國駐紐約總領(lǐng)事館為吳健雄榮獲中國科學(xué)院外籍院士舉行院士證書頒發(fā)儀式暨招待會，圖為吳健雄（左二）、袁家騮（左三）和哥倫比亞大學(xué)物理系和化學(xué)系的博士生們合影 （照片提供：王鴻飛）
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銘 記
美國東部時間2021年2月11日，正值中國農(nóng)歷新年正月初一，美國郵政局舉行永久性吳健雄紀念郵票發(fā)布儀式，吳健雄的孫女婕達（Jada Yuan）在視頻中說，祖母喜歡寫信，她會喜歡看見這枚郵票。旅美作家姚蜀平提供了吳健雄分別于1982年1983年給她的兩封信，愿與讀者分享。
吳健雄1982年和1983年到姚蜀平的兩封信。姚蜀平提供。
寫完吳健雄的文章，我意識到我研究吳健雄參加宇稱不守恒發(fā)現(xiàn)的過程，類似于當(dāng)年李政道、楊振寧質(zhì)疑弱作用中宇稱守恒問題時的思路。楊振寧1957年12月11日在諾貝獎頒獎禮的演講中說：
“在并沒有實驗支持的情況下，長期以來，人們并竟錯誤地相信弱相互作用中宇稱守恒，這個事實本身就是令人吃驚的。然而，更令人吃驚的是，物理學(xué)家如此充分了解的一個空間時間對稱定律可能面臨破產(chǎn)。我們并不喜歡這種可能。我們是由于試圖理解θ-τ之謎的各種努力都遭到挫折，而被迫考慮這種可能?！?/span>
如果沒有對具體研究過程進行分析，只是根據(jù)李政道和楊振寧1956年10月1日發(fā)表的論文，以及吳健雄等1957年2月15日發(fā)表的論文，從表面上很容易得出結(jié)論認為，吳健雄是根據(jù)李-楊論文中提出的實驗思想和設(shè)計，通過合作研究第一個做出的宇稱不守恒實驗。然而，這個看似自然而然的結(jié)論并不成立。事實上，吳健雄不僅在李楊的研究過程中提供了必要的實驗思想和方法，并且獨立設(shè)計和領(lǐng)導(dǎo)了推翻宇稱守恒的第一個實驗，而這些都有據(jù)可查。
1957年諾貝爾物理學(xué)獎忽略吳健雄的貢獻，是一大遺憾，但在長達近70多年時間里，吳健雄在美國的物理學(xué)同行、同事，一直公開肯定、表彰她在宇稱不守恒發(fā)現(xiàn)中的不朽貢獻，她在同行中獲得的尊重和熱愛，也是她的幸運。正如她1989年1月1日致信斯坦伯格中所表達的：
“像你這樣一位近代物理的偉大批評者，所給予我這樣一個罕見的稱贊，是比任何我所期望或重視的科學(xué)獎，還要更有價值。”
（第十八稿 2021年2月16日星期一 11:35AM）
制版編輯 | 盧卡斯
