<p class="ql-block">1949年11月，吳健雄和她的研究生歐文·薩克諾夫（Irving Shaknov）在美國哥倫比亞大學(xué)普平大樓的地下室內(nèi)開展了光子測量實驗。這個實驗需要借助回旋加速器來產(chǎn)生反物質(zhì)（正電子）。整個實驗設(shè)備重達(dá)數(shù)噸，體積極為龐大。</p><p class="ql-block">回旋加速器可以將粒子加速到非常高的能量。在地下實驗室中，吳健雄和薩克諾夫用加速的氘核轟擊銅箔來產(chǎn)生不穩(wěn)定核銅-64。銅-64可發(fā)生β+衰變產(chǎn)生正電子（電子的反物質(zhì)），因此可以作為正電子源。電子和正電子碰撞后會快速湮滅，產(chǎn)生一對運(yùn)動方向相反的γ（伽馬）光子。其實，物理學(xué)家約翰·惠勒（John Wheeler）在幾年前就曾預(yù)測，物質(zhì)和反物質(zhì)湮滅時發(fā)射的運(yùn)動方向相反的兩個光子，它們的極化方向是相互正交的。而吳健雄和薩克諾夫當(dāng)時就是在為惠勒提出的“對理論”尋找關(guān)鍵性實驗證據(jù)。</p><p class="ql-block">在實驗中，吳健雄和薩克諾夫?qū)~-64核素裝入一個8毫米長的微腔內(nèi)，然后用兩套由光電倍增管、蒽晶體閃爍體（利用核輻射使閃爍體原子電離激發(fā)后產(chǎn)生的閃爍光子來探測電離輻射，可用于探測β粒子）組成的探測器系統(tǒng)，測量正負(fù)電子湮滅后在實驗裝置兩端發(fā)射的γ光子。</p><p class="ql-block">最終，他們得到的數(shù)據(jù)量相比此前幾個實驗團(tuán)隊要多得多，而他們觀察到的結(jié)果也十分令人信服。實驗表明，正反物質(zhì)湮滅發(fā)射的光子對的極化方向始終成一定的角度，似乎它們以某種方式關(guān)聯(lián)在一起，即使相隔較遠(yuǎn)的距離也是如此。這一實驗最終驗證了惠勒的“對理論”。1950年元旦，吳健雄和薩克諾夫?qū)⑺麄兊膶嶒灲Y(jié)果以一頁篇幅的快報形式發(fā)表在《物理評論》（Physical Review）上。這篇文章后來也被認(rèn)為是首次觀測到量子糾纏現(xiàn)象的實驗證據(jù)。糾纏是指一對處于糾纏態(tài)的粒子無論相距多遠(yuǎn)，總是彼此關(guān)聯(lián)的。這種現(xiàn)象如此詭異，以至于阿爾伯特·愛因斯坦（Albert Einstein）始終都認(rèn)為量子糾纏是量子力學(xué)不完備性的體現(xiàn)。</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">2022年諾貝爾物理學(xué)獎頒發(fā)給了三位物理學(xué)家：約翰·克勞澤（John Clauser），阿蘭·阿斯佩（Alain Aspect）以及安東·蔡林格（Anton Zeilinger），以表彰他們利用糾纏光子實驗證偽了貝爾不等式，開創(chuàng)了量子信息學(xué)。通過分別在前人工作的基礎(chǔ)上改進(jìn)實驗，他們?yōu)榱孔蛹m纏現(xiàn)象提供了越來越有力的實驗證據(jù)。在逐一排除了其他所有可能的干擾因素后，他們最終證明量子糾纏是目前唯一可能正確的解釋。盡管吳健雄1949年的實驗并沒有試圖去排除其他可能的解釋，但歷史學(xué)家認(rèn)為，正是在她的實驗中，人們第一次觀察到了糾纏的光子對。然而，2022年的諾貝爾獎頒獎儀式并沒有提及1997年逝世的吳健雄。而這當(dāng)然也不是她的工作第一次被忽視。</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">求學(xué)之路</p><p class="ql-block">1912年，吳健雄出生在中國長江流域的一個小鎮(zhèn)上。她的父親吳仲裔是一位思想開明的知識分子、革命家，提倡男女平等。1912年春天，吳仲裔舉辦了一個聚會來慶祝愛女的誕生，并宣布要創(chuàng)辦當(dāng)?shù)氐谝凰有W(xué)。在那個時代，大多數(shù)女性的名字都偏向柔美、清雅或芬芳等意象，吳仲裔卻為他的女兒取名“健雄”。</p><p class="ql-block">吳健雄在新文化運(yùn)動的時代湍流中長大。1936年，24歲的吳健雄登上了開往美國加利福尼亞州的胡佛總統(tǒng)號輪船，準(zhǔn)備前往海外攻讀物理學(xué)博士學(xué)位。這之后，她將在埃米利奧·塞格雷（Emilio Segrè）、歐內(nèi)斯特·勞倫斯（Ernest Lawrence）和羅伯特·奧本海默（J. Robert Oppenheimer）等物理學(xué)家的指導(dǎo)下繼續(xù)學(xué)習(xí)。</p><p class="ql-block">吳健雄很快成為美國加利福尼亞大學(xué)伯克利分校（下文簡稱為伯克利）一位優(yōu)秀的學(xué)生。她博士論文工作的一部分是關(guān)于鈾核的裂變。由于她研究的內(nèi)容在當(dāng)時高度敏感，這項工作直到第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束后才被解密。然而，即便當(dāng)時她已經(jīng)有重要的研究成果，畢業(yè)后仍舊很難找到工作。兩年的時間里，她都在導(dǎo)師的課題組里做博士后研究員。事實上，當(dāng)時全美國排名前 20的研究型大學(xué)中，沒有一所大學(xué)的物理系有女性教職工。</p><p class="ql-block">性別偏見并不是吳健雄學(xué)術(shù)生涯中唯一的障礙。在她來到美國一年后，二戰(zhàn)愈演愈烈，中美之間的聯(lián)絡(luò)中斷，美國西海岸地區(qū)針對亞洲移民的種族歧視也隨之加劇。1940年，伯克利分校的代理審計長就寫信通知吳健雄的導(dǎo)師：“對吳健雄的聘任只能是臨時性的?！辈坏揭荒曛?，他再次寫信通知吳健雄的導(dǎo)師：“根據(jù)最新規(guī)定，吳女士已經(jīng)不再具有被聘用的資格，應(yīng)該立即將她解雇?！?942年，奧本海默被任命為曼哈頓計劃的負(fù)責(zé)人，他離開伯克利時帶走了他的許多學(xué)生。盡管吳健雄的工作已備受贊譽(yù)，卻沒有受到邀請。</p><p class="ql-block">后來，吳健雄移居到美國東海岸，在美國史密斯學(xué)院獲得了教職。第二年，她成為了普林斯頓大學(xué)物理系的第一位女性教師。不久后，她加入了曼哈頓計劃，在其中扮演了一個低調(diào)卻至關(guān)重要的角色。</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">的實驗，希望能夠證明貝爾定理，進(jìn)而證明隱變量的真實性。</p><p class="ql-block">1969年，克勞澤提出了一個能檢驗貝爾理論的實驗。在文章中，他非常謹(jǐn)慎地描述了吳健雄-薩克諾夫?qū)嶒炁c他的實驗的區(qū)別?？藙跐稍敬蛩阕C明隱變量是存在的，但他在1972年發(fā)表的實驗結(jié)果并不支持隱變量的存在，反而比較確定地證明了量子糾纏。按照貝爾的方法，他測量了符合計數(shù)，但得到的統(tǒng)計遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了隱變量能解釋的范圍?？藙跐傻墓ぷ魍苿恿税⑺古搴筒塘指窈罄m(xù)的一系列實驗工作。這些實驗彌補(bǔ)了之前實驗中的一些漏洞和局限，更進(jìn)一步驗證了量子糾纏。他們?nèi)艘惨虼双@得了2022年的諾貝爾物理學(xué)獎。</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">結(jié)果推翻的物理定律被稱作對稱定律（宇稱守恒定律）再恰當(dāng)不過了，但1957年的諾貝爾物理學(xué)獎卻并不“對稱”。它就像一塊棱鏡，將個人身份元素像光譜一樣區(qū)分開來，放大了性別對能否獲獎的影響。諾貝爾物理學(xué)獎頒布的次年，哥倫比亞大學(xué)才將吳健雄提升為正教授。</p><p class="ql-block">在那年12月的諾貝爾獎頒獎典禮上，楊振寧指出了吳健雄實驗的重要性，他在諾貝爾委員會以及與會嘉賓的面前直言道，宇稱不守恒的發(fā)現(xiàn)離不開吳健雄團(tuán)隊的工作。李政道后來也極力爭取，希望諾貝爾委員會肯定吳健雄的工作。奧本海默也公開表明，吳健雄應(yīng)該共同分享1957年的諾貝爾物理學(xué)獎。塞格雷稱，打破宇稱守恒定律或許是“二戰(zhàn)后物理學(xué)領(lǐng)域取得的最大突破”。</p><p class="ql-block">很多科學(xué)家也對此事表達(dá)了看法。1991年，《哥德爾、埃舍爾、巴赫》（G?del, Escher, Bach）的作者道格拉斯·霍夫施塔特（Douglas Hofstadter）聯(lián)合了眾多科學(xué)家一同寫信給諾貝爾委員會，建議授予吳健雄諾貝爾物理學(xué)獎。2018年，數(shù)千名研究人員向歐洲核子研究中心（CERN）遞交了一封公開信，他們指出了當(dāng)今物理學(xué)界存在的性別歧視問題，吳健雄的名字也被提及。公開信中提到：“到目前為止，至少有四位（吳健雄的名字出現(xiàn)在第一位）從事核物理學(xué)與粒子物理學(xué)研究的女性科學(xué)家深孚眾望，卻沒有獲得諾貝爾獎。而她們的一些男性合作者卻獲得了諾貝爾獎的榮譽(yù)?！?lt;/p><p class="ql-block">在打破了宇稱守恒定律后，吳健雄成為首位獲得美國國家科學(xué)院頒發(fā)的科姆斯托克物理學(xué)獎（Comstock Prize）的女性科學(xué)家、美國物理學(xué)會首位女性會長、首位沃爾夫物理學(xué)獎（Wolf Prize）得主，也是首位在世時就有以她命名的小行星的科學(xué)家。她的學(xué)術(shù)成就為女性和有色人種科學(xué)家打開了西方國家大學(xué)教職的大門。2021年，美國郵政局發(fā)行了印有吳健雄肖像的永久性郵票。今天，吳健雄驗證宇稱不守恒的實驗被認(rèn)為是粒子物理學(xué)“標(biāo)準(zhǔn)模型”道路上邁出的第一步，它也為理解宇宙中正反物質(zhì)不對稱分布等問題提供了可能的思路。</p><p class="ql-block">然而，吳健雄早期關(guān)于量子糾纏的實驗工作還是被掩埋在了故紙堆中。有時候，只有當(dāng)我們?nèi)ヌ剿骺茖W(xué)體系中的一部分時，我們才能了解到那些遙遠(yuǎn)的故事和羈絆。在2022年的諾貝爾物理學(xué)獎中，一系列相互關(guān)聯(lián)卻又在時間上相隔甚遠(yuǎn)的實驗被重新發(fā)掘。即使吳健雄已經(jīng)不可能再獲獎，她早期的研究也最終會為人所熟知，成為那段“糾纏”歷史中的重要一環(huán)。這在一定程度上需要歸功于席爾瓦等歷史學(xué)家。這個社會也許更偏好英雄主義的敘事或是孤獨天才的傳奇，但一旦仔細(xì)觀察就會發(fā)現(xiàn)，非凡的科學(xué)成就，就像糾纏本身一樣，根本上來源于人與人之間的相互關(guān)聯(lián)。</p>