32年尋獲上帝粒子,華人女學(xué)者自述高能人生故事
她出身低微,卻從小下定決心:經(jīng)濟(jì)上絕不依賴男人;她拿到碩士學(xué)位的那天,卻因?yàn)榕陨矸荼槐0糙s出哈佛庭院;她留學(xué)美國,九年沒有見到家人,邀請父親參加博士畢業(yè)典禮時(shí),卻發(fā)現(xiàn)父親已在一年前去世;她為了學(xué)術(shù)道路放棄生孩子,卻指導(dǎo)了50多個(gè)研究生獲得博士學(xué)位,將自己的理想傳到全世界。她就是髙能實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家吳秀蘭。
吳秀蘭在母校瓦薩學(xué)院 2014 年畢業(yè)典禮上,講述了自己的人生故事:一段起始于瓦薩教育,由百折不撓的精神支撐,并最終開花結(jié)果的故事。
我曾給自己定下一個(gè)目標(biāo) :一生中至少要為三個(gè)重大的物理學(xué)發(fā)現(xiàn)做貢獻(xiàn)。到目前為止,我已經(jīng)參與發(fā)現(xiàn)粲夸克、膠子和希格斯粒子。我一遍又一遍地告訴我的研究生:在我們高能物理(也被稱為粒子物理)領(lǐng)域,因?yàn)槲覀兊氖姑亲龀隹茖W(xué)發(fā)現(xiàn),納稅人才支持我們的研究。
尋找希格斯粒子
我的第三個(gè)重要經(jīng)歷是參與希格斯粒子的發(fā)現(xiàn)。2012 年 7 月 4 日,希格斯粒子的發(fā)現(xiàn)被公布了。我相信你們已經(jīng)從《紐約時(shí)報(bào)》或 CNN 那里讀到這個(gè)新聞。在這個(gè)發(fā)現(xiàn)中,我的威斯康辛大學(xué)研究小組的成員們和我做出了卓越的貢獻(xiàn)。這個(gè)科研項(xiàng)目是如此的宏大,以至于需要兩個(gè)各由 3000 名物理學(xué)家組成的獨(dú)立團(tuán)隊(duì)——ATLAS 和 CMS 實(shí)驗(yàn)合作組,在位于瑞士日內(nèi)瓦歐洲核子研究中心(CERN)的大型強(qiáng)子對撞機(jī)上進(jìn)行研究。這一發(fā)現(xiàn)是來自世界各地 56 個(gè)國家約 200 個(gè)機(jī)構(gòu)的 6000 多名科學(xué)家經(jīng)由 20 多年的艱苦努力而取得的成果。
產(chǎn)生希格斯粒子最有效的方式是碰撞兩個(gè)膠子。由于膠子被包含在質(zhì)子中,我們在歐洲核子研究中心通過碰撞兩個(gè)非常高能的質(zhì)子來產(chǎn)生希格斯粒子。尋找希格斯粒子就像在一個(gè)足球場大小的干草堆里撈針一樣。
那些修過科學(xué)課程的人可能會問,為什么電子、質(zhì)子、中子及我們宇宙中的其他粒子有它們各自的質(zhì)量。這是一個(gè)簡單的問題,但它同時(shí)也深奧而難以回答。發(fā)現(xiàn)希格斯粒子讓我們能更近一步回答這個(gè)問題。
希格斯粒子也被稱為“上帝粒子”,它是為了解釋基本粒子如何獲得它們的質(zhì)量而被引入的一種粒子?;玖W邮墙M成宇宙的基本單元。希格斯粒子對從電子到人類乃至星系所有的質(zhì)量負(fù)責(zé)。如果沒有這種粒子,就沒有原子,沒有分子,沒有細(xì)胞,當(dāng)然也沒有人類,更沒有你們!
這個(gè)粒子在 1964 年由弗朗索瓦 ? 恩格勒特(Fran?ois Englert)、羅伯特 ? 布勞特(Robert Brout)和彼得 ? 希格斯(Peter Higgs)這三位理論物理學(xué)家提出。2013年,恩格勒特和希格斯被授予諾貝爾物理學(xué)獎 ;布勞特不幸在兩年前去世。
彼得 ? 希格斯(中)和發(fā)現(xiàn)以他名字命名的粒子的四位主要科學(xué)家:吳秀蘭,Joe Incandela, Guido Tonelli 和 Fabiola Gianotti(從左到右)(圖源:數(shù)學(xué)文化)
現(xiàn)在讓我來與你們分享發(fā)現(xiàn)的喜悅。2012 年 6 月 25 日的午夜,在公布發(fā)現(xiàn)希格斯粒子的前九天,我的威斯康辛大學(xué)研究小組成員在多個(gè)不眠之夜后,獲得了希格斯粒子存在的明顯證據(jù)。2012 年 6 月 25 日當(dāng)天下午 3 點(diǎn),在歐洲核子研究中心 32 號樓 1 樓的威斯康辛組走廊里傳來了一陣騷動。我們聽到我的研究生王海辰說:“昊爽就要宣布發(fā)現(xiàn)希格斯粒子了!”我們的第一反應(yīng)認(rèn)為這是一個(gè)玩笑,所以當(dāng)我們走進(jìn)我的學(xué)生計(jì)昊爽的辦公室時(shí),臉上都掛著微笑。然而當(dāng)我們看到他電腦上顯現(xiàn)出的希格斯信號時(shí),那些不經(jīng)意的微笑瞬間變成了狂喜。很快,歡呼聲響遍了整個(gè)威斯康辛走廊。王海辰用視頻記錄了這激動的場景。我們將那個(gè)希格斯信號圖打印在一張很大的紙上,小組的所有成員都在上面簽了名。它現(xiàn)在就在歐洲核子研究中心威斯康辛組走廊的墻上掛著。
2012年,吳秀蘭和ATLAS的同事正在慶祝希格斯粒子的發(fā)現(xiàn)。(圖源:Thi My Lien Nguyen)
兩個(gè)實(shí)驗(yàn)合作組中的另一個(gè)小組也觀察到了相同的結(jié)果,他們有著同樣的興奮,也有他們自己的故事。
在 2012 年 7 月 4 日公布發(fā)現(xiàn)的當(dāng)天,歐洲核子研究中心的大禮堂直到早上 9 點(diǎn)前都是鎖著的。為了鼓勵我組里的所有學(xué)生和博士后都去見證這個(gè)科學(xué)界的世紀(jì)時(shí)刻,我答應(yīng)給他們那些在禮堂外通宵排隊(duì)的人每人獎勵 100 美元。他們最后都進(jìn)到禮堂里去了。在公布發(fā)現(xiàn)后,我和希格斯教授握了手。我告訴他:“我已經(jīng)找了你 20 多年了?!倍覍⒂肋h(yuǎn)珍惜他給我的回答:“現(xiàn)在,你已經(jīng)找到我了?!笔聦?shí)上,從 1980 年至 2012 年,我已經(jīng)花了 32 年。
吳秀蘭教授和諾貝爾物理學(xué)獎得主彼得 ? 希格斯在 2012 年 7 月 4 日歷史性發(fā)布會之后握手(圖源:alums.vassar.edu)
2013 年 3 月 5 日,我與其他四位物理學(xué)家的照片出現(xiàn)在了《紐約時(shí)報(bào)》的頭版。文章的標(biāo)題是:追尋希格斯——為探索物理學(xué)中最難捉摸的粒子而奮斗并終獲勝利。這篇文章的作者是《紐約時(shí)報(bào)》著名科普作家丹尼斯 ? 歐沃白(Dennis Overbye)。
早年經(jīng)歷
我出生于日占時(shí)期的香港。幼年時(shí)在母親的懷抱中經(jīng)常進(jìn)出防空洞。父親是香港的著名企業(yè)家,母親是他的第六個(gè)妾,而父親并不喜歡她。母親和我被遺棄在外,生活在一個(gè)貧民窟里。母親和我的弟弟住在租來的小臥室,而我在一家米店走廊有一張租來的床。我從小就有一個(gè)堅(jiān)定的決心:經(jīng)濟(jì)上絕不依賴男人。
每天放學(xué)時(shí),我們排隊(duì)同手執(zhí)教鞭的老師告別。我就讀的學(xué)校,學(xué)生人數(shù)嚴(yán)重超標(biāo),每當(dāng)教育署的官員來視察,我不得不躲起來。
12 歲前,我很少見到我的父親。
此后,我們搬到了一所公寓,我每周和父親見一次面,每次兩三個(gè)小時(shí)。當(dāng)父親發(fā)現(xiàn)我能心算三位數(shù)乘以三位數(shù)的乘法時(shí),他被打動了。父親認(rèn)為,英語和算術(shù)好是成功的關(guān)鍵。
我的母親在中國的鄉(xiāng)村長大,那時(shí)女孩子都不準(zhǔn)去上學(xué)。因此,母親不識字,不能寫,從來沒有工作過。但母親是我一生中給予我最大鼓勵的人。在我童年時(shí)她就意識到教育的巨大作用。她竭盡全力將我和我的弟弟從貧民學(xué)校轉(zhuǎn)到教會學(xué)校。接著我又轉(zhuǎn)到了一所著名的政府高中。
1959 年當(dāng)我高中畢業(yè)時(shí),我父親不讓我上大學(xué)。他說:“你現(xiàn)在應(yīng)該賺錢養(yǎng)活自己,并贍養(yǎng)你的母親。”我悄悄地申請了 50 所美國高校,并要求全額獎學(xué)金。當(dāng)時(shí)只有四所學(xué)院說會考慮我,都是女子學(xué)院——佐治亞州的阿格尼斯 · 斯科特學(xué)院(Agnes Scott College)、弗吉尼亞州的倫道夫-梅肯女子學(xué)院(Randolph-Macon Woman’s College)、康涅狄格學(xué)院(Connecticut College)和瓦薩學(xué)院。前三所拒絕了我。所以,我就快要被整個(gè)美國拒絕了!當(dāng)我在絕望中時(shí),1960 年 4 月,我喜出望外地收到了一份電報(bào),通知我被瓦薩學(xué)院錄取了,并有全額獎學(xué)金。真的,是上帝決定送我來瓦薩。
瓦薩學(xué)院(圖源:vassar.edu)
我把這一消息告訴了父親,他當(dāng)時(shí)正巧在紐約,住在一個(gè)朋友家里。那朋友的女兒 5 月即將成為 1960 屆瓦薩學(xué)院畢業(yè)生(我真想找到這位 1960 屆校友并與她見面)。1960 年 5 月當(dāng)他在這里參加她的畢業(yè)典禮時(shí),我的父親意識到,瓦薩學(xué)院是一所非常有聲望的學(xué)府。不過他抱怨說,在招待會上只有花生米。他對我來到瓦薩學(xué)院感到驕傲。他花了 300 美元給我買了船票,從香港乘威爾遜總統(tǒng)號,花 17 天到達(dá)舊金山,然后坐火車到紐約。他給了我 40 美元零用錢,警告我不要去參加聚會。如果我失去獎學(xué)金,就只有這些了!
上船的那天是我最后一次見到父親。
在瓦薩
在從香港到舊金山的途中,我們遇到了幾次臺風(fēng)。當(dāng)時(shí)很少人在餐廳里。我看到我的蘋果從船的一側(cè)滾到另一側(cè)。當(dāng)船在舊金山靠岸時(shí),幾個(gè)瓦薩校友拿著自家烘焙的蛋糕在等我,對我非常親切。然后我坐火車從舊金山到紐約。在 5 天的旅程中,她們的蛋糕是我唯一的食物。我不想花任何錢買吃的。在紐約,瓦薩校友來接我,然后直接把我?guī)У胶陚サ拇蠖紩┪镳^。它太美妙了,但是我在長途旅行后又累又餓,在博物館里就睡著了!她們又帶我去參觀位于紐約的美麗的瓦薩學(xué)院俱樂部。
在瓦薩,我有全額獎學(xué)金,食宿都由學(xué)校負(fù)擔(dān),美國女學(xué)生將衣服捐給外國學(xué)生,所以我不必外出購物。因?yàn)槲业挠⒄Z達(dá)不到規(guī)定,在第一個(gè)夏天瓦薩學(xué)院甚至把我送到了位于弗吉尼亞州的里士滿大學(xué)補(bǔ)課。瓦薩學(xué)院真的是在確保我學(xué)業(yè)有成并順利畢業(yè)。他們培養(yǎng)我要有恒心和毅力。如果你有了這些,你基本上就不會失敗了。
在瓦薩學(xué)院從 1960 年至 1963 年的三年內(nèi),每當(dāng)學(xué)校放假的時(shí)候我都住在校友豪華的家里,感覺像公主一樣。我清楚地記得瓦薩校友沃什伯恩太太(Mrs. Washburn)邀請我到她在曼哈頓高檔社區(qū)的美麗的家里做客。在第一年的復(fù)活節(jié)假期,我和其他八個(gè)外國學(xué)生被邀請到白宮去與 51 屆校友杰奎琳 ? 肯尼迪(Jacqueline Bouvier Kennedy)見面。我穿著中國旗袍,我的朋友們對其兩側(cè)的高開衩感到不安,并不斷提醒我把它掩蓋起來。我們會見了許多參、眾兩院議員的太太們。我問自己,這能否被看成是我們對未來之路的一種憧憬。
我埋頭在圖書館里攻讀,一直回避周末那滿車自耶魯大學(xué)來的男生[1]。
適應(yīng)美國生活對我是個(gè)難題,有九年之久無法見到家人。我想邀請父親參加我在哈佛大學(xué)的博士畢業(yè)典禮,但他在一年之前去世了。此外,在最初的那幾年,美國文化的某些方面令我感到不安。我和其他兩個(gè)中國女孩參觀了位于弗吉尼亞州的最高法院,當(dāng)我們?nèi)ハ词珠g時(shí),面臨的決定是推標(biāo)有“白人”還是“有色人種”的門。當(dāng)我們上一輛種族隔離的公交車時(shí)我們得再次面臨這個(gè)抉擇。這是我對種族歧視的初次體驗(yàn)。當(dāng)然,美國自那時(shí)以來,已經(jīng)取得了巨大的進(jìn)步!
年輕時(shí)的吳秀蘭(圖源:vq.vassar.edu)
我永遠(yuǎn)無法報(bào)答瓦薩學(xué)院的慷慨:從讓學(xué)校書店付我書費(fèi)的院長到給我衣服穿的瓦薩女生。生理學(xué)教授露絲 ? 康克林(Ruth Conklin)給了我一份工作,所以我可以賺一些錢。我熨她的套裝時(shí)燒了一個(gè)大洞。我解雇了自己,新工作是將她花園里的泥土從一邊搬到另一邊。
因?yàn)樵谛@里不必?fù)?dān)心個(gè)人經(jīng)濟(jì)狀況,我可以完全集中精力學(xué)習(xí),連續(xù)許多小時(shí)把自己深藏在圖書館的地下室里。瓦薩學(xué)院這樣地厚待我,令我受寵若驚。所有的支持——不論是精神上的還是經(jīng)濟(jì)上的——為我成為一名成功的學(xué)者提供了巨大的鼓舞。
我修了一些藝術(shù)課程,在那里我用水彩和中國水墨在宣紙上繪畫。我沒有錢買畫框,但物理教授莫妮卡 ? 西莉亞(Monica Healea)買了一個(gè)美麗的畫框,將這幅畫掛在了她的家里。
我一直想成為藝術(shù)家,但當(dāng)讀了居里夫人的傳記后,我決定將一生獻(xiàn)給科學(xué)。在瓦薩學(xué)院期間,1962 年和 1963 年我作為暑期學(xué)生到位于長島的布魯克海文國家實(shí)驗(yàn)室工作。在那里我被粒子物理的研究迷住了。那個(gè)激動人心的年代里充滿了新發(fā)現(xiàn)。也是在那里,我第一次見到了我現(xiàn)在的丈夫[2]。
哈佛博士
1963 年,我作為最優(yōu)等生和優(yōu)等生榮譽(yù)學(xué)會成員從瓦薩學(xué)院畢業(yè),被哈佛大學(xué)錄取,并享受全額獎學(xué)金。同時(shí)接受我的還有伯克利、哥倫比亞和耶魯大學(xué)。普林斯頓大學(xué)寫信回復(fù)說對于女性他們只接受本校教授的太太們。加州理工學(xué)院寫道,他們沒有女生宿舍,因而不會接受女性,除非她們“異常優(yōu)秀”!
我在哈佛的第一年極端困難:男孩在男生宿舍一起做功課;女生不準(zhǔn)去那里。我是物理系當(dāng)年唯一的女生。在第一年(1963 年至 1964 年)年底,我被授予碩士學(xué)位——這是女性被允許從哈佛拿到研究生學(xué)位的第一年。以前在哈佛上課的女生只能從拉德克利夫?qū)W院(Radcliffe College)得到學(xué)位。
1964 年 5 月,在我拿到碩士學(xué)位的那天,我和一些同學(xué)去哈佛庭院(Harvard Yard)參加提供給畢業(yè)生的免費(fèi)午餐。一名保安將我趕出了哈佛庭院。我被告知,一百年來從沒有允許女性參加這一活動。我含淚離開了我的朋友。
在哈佛,瓊 ? 貝茲(Joan Baez)的《我們必將克服》(We shall overcome)是我最喜歡的一首歌。
1977 年,我成為威斯康辛大學(xué)麥迪遜分校的助理教授。另一位女物理學(xué)家和我是這所已有百多年歷史的大學(xué)最早的物理學(xué)女教授。
1979 年,我是發(fā)現(xiàn)膠子的領(lǐng)軍人物,因此成為 1995 年歐洲物理學(xué)會高能物理獎的共同獲得者。膠子是一種新的粒子,是強(qiáng)作用力的載體。它負(fù)責(zé)將夸克結(jié)合在一起以形成質(zhì)子和中子。這項(xiàng)研究是在漢堡的德國國家實(shí)驗(yàn)室(DESY)進(jìn)行的。
在接下來的 1996 年,我當(dāng)選為美國藝術(shù)和科學(xué)院的院士。
“你要忠于自己的決心”
正如你可以想象的那樣,在 60 年代,70 年代,甚至 80 年代,女人要在科學(xué)領(lǐng)域工作并不總是那么容易的。我記得在《生活》(Life)雜志上讀到過,如果你是一個(gè)男人,人們會假設(shè)你是勝任的,直到你被證明不合適為止。如果你是一個(gè)女人,人們會假設(shè)你是不勝任的,直到你證明你可以為止。早期我多次遇到這種心態(tài)。作為一個(gè)女人,遇到有些不是很公平的事,如果你提意見,別人會覺得被冒犯。
在我成功后,有人指責(zé)我并說我盛氣凌人,有人把我叫做“龍女士”(Dragon Lady)。盡管我不是這樣的,但有些人給你勾勒出這種形象。到頭來你必須能對這種批評處之泰然。你必須接受一個(gè)事實(shí),即有些人會認(rèn)為你能力不足。他們沒有意識到,如果你成功了,那是因?yàn)槟闫疵ぷ?,并為之努力。我已?jīng)完全將自己的生命投入于科學(xué)。但即使是今天,我仍然會遇到種族和性別歧視的問題。
70 年代末,當(dāng)我還是威斯康辛大學(xué)的助理教授時(shí),我已經(jīng)到了必須決定是否要生小孩的年紀(jì)。丈夫和我探討了一下這個(gè)問題,然后我們意識到如果這樣做,我可能就不會獲得終身職位,并且將失去我所有的科研經(jīng)費(fèi)。在今天這個(gè)年代,你絕不會往這方面想。但在那個(gè)年代它確實(shí)是我要面對的現(xiàn)實(shí)。我不得不做這個(gè)決定。
吳秀蘭與丈夫的合照(圖源:Thi My Lien Nguyen)
此后,我將科學(xué)發(fā)現(xiàn)和教育青年學(xué)者作為我畢生的追求。超過 50 個(gè)研究生已在我的指導(dǎo)下獲得博士學(xué)位。他們許多人繼續(xù)到著名的學(xué)府作為博士后深造——哈佛大學(xué)、麻省理工學(xué)院、普林斯頓大學(xué)和斯坦福大學(xué)等。他們中有些人現(xiàn)在身居大學(xué)中非常引人注目的教職。33 名我以前的學(xué)生和博士后現(xiàn)在已經(jīng)是美國和世界各地的教授了。另外 11 個(gè)擁有研究實(shí)驗(yàn)室的永久職位。其他的學(xué)生則在世界各地的政府或行業(yè)任職。我很為他們感到驕傲,并把他們視為我的家庭成員。通過他們,我的理想已經(jīng)傳遍了全美國,也傳到了世界其他地區(qū)。
我的研究生是怎樣通過與我一起工作而獲益的呢?我的學(xué)生跟我一起在歐洲核子研究中心的國際環(huán)境中工作,他們有機(jī)會參與并見證物理學(xué)的重大發(fā)現(xiàn)。他們掌握了在巨大的時(shí)間壓力下解決問題的能力,這對他們來說是非常好的訓(xùn)練。他們得到的另一部分訓(xùn)練是競爭力。他們不能遲滯不前,經(jīng)常要與來自其他許多國家的年輕物理學(xué)家們進(jìn)行友好的競爭。這種類型的訓(xùn)練在國際化、全球化的舞臺上極為重要。
吳秀蘭在歐洲核子研究中心(圖源:alums.vassar.edu)
是的,我曾被警告,亞洲女性在由白人男性占主導(dǎo)的領(lǐng)域中擁有一份事業(yè)是很困難的事。但是瓦薩和哈佛的學(xué)位為我提供了面對這一挑戰(zhàn)所必需的信心和資質(zhì)。尤其重要的是,瓦薩學(xué)院給了我獨(dú)一無二的機(jī)會來美國。瓦薩已經(jīng)在我的生命中發(fā)揮了舉足輕重的作用,并鋪平了我職業(yè)生涯成功的道路。
1963 年,我在這日落湖(Sunset Lake)畔,喜出望外。就是在這里,我決定,將我的一生奉獻(xiàn)給科學(xué),并為人類做出有意義的貢獻(xiàn)。從那時(shí)起,我在生活和科學(xué)中經(jīng)歷過許多發(fā)現(xiàn)的喜悅。探尋可能是漫長的,也可能是艱難的。很多時(shí)候,它是既漫長也艱難的。當(dāng)遇到挫折,你跌倒,你重新站起來。在我們世界的每一個(gè)層面,從科學(xué)到社會,到藝術(shù)乃至它們之間的一切領(lǐng)域,我們都需要你們。你要相信自己。你要忠于自己的決心。你們一定會做得很好。
當(dāng)別人猶豫時(shí)你必須堅(jiān)信,當(dāng)別人手足無措時(shí)你必須果斷行動,當(dāng)別人退縮時(shí)你必須引領(lǐng)前行。你不能等別人來邀請你!
正直地生活,讓你們的良心引導(dǎo)你前進(jìn)。成為先驅(qū),跟隨你們的心愿,貢獻(xiàn)于人類的未來。帶著百折不撓的毅力與決心,成功將會在你和你的使命前方出現(xiàn)。
有信念,幸運(yùn)就會隨之而來。
注釋
[1] 歷史上美國七姐妹院校曾是常春藤八校(“八兄弟”,美國東北部八個(gè)傳統(tǒng)男校)的姐妹機(jī)構(gòu),男女生之間有較好的社交聯(lián)誼機(jī)會。作為七姐妹之一的瓦薩學(xué)院的盟校是耶魯大學(xué)。此處應(yīng)當(dāng)指耶魯大 學(xué)與瓦薩學(xué)院的交流活動,即耶魯男生在周末乘車到瓦薩學(xué)院聯(lián)誼交友。
[2] 吳大峻(Tai Tsun Wu),理論物理學(xué)家,哈佛大學(xué)教授。他是楊振寧先生的學(xué)生以及最成功的合作者之一。
演講者簡介
吳秀蘭(Sau-Lan Wu),髙能實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家,威斯康辛大學(xué)費(fèi)米物理講座教授和維拉斯講座教授,美國藝術(shù)與科學(xué)院院士。
本文摘編自 Sau Lan Wu 在瓦薩學(xué)院 2014 年度畢業(yè)典禮上的演講。演講全文《從瓦薩學(xué)院到希格斯粒子的發(fā)現(xiàn) —— 瓦薩學(xué)院 2014 年畢業(yè)典禮演講》(吳秀蘭 / 文 丁 玖 歐陽順湘 / 譯)于 2014 年刊登在《數(shù)學(xué)文化》第五卷第三期?!顿愊壬方?jīng)授權(quán)轉(zhuǎn)載。
文章頭圖及封面圖片來源:alums.vassar.edu
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