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追尋的結束-《居禮夫人和她的女兒們》

遠流出版_96
・2013/09/08 ・3093字 ・閱讀時間約 6 分鐘 ・SR值 507 ・六年級

她全身蒼白……她的白髮垂在寬闊的前額,面容平靜,

就像穿著盔甲的騎士那樣莊嚴而勇敢,

在這一刻,她是世界上最高尚且最美麗的存在。

在人生大多數的時間裡,瑪麗都對政治沒有興趣。她認為,科學家應該避開任何形式的激進主義運動,連女權主義都是。不過,伊雷娜跟母親非常不同,深思熟慮的她不怕在關心的議題上公開表態。伊雷娜尊重母親的不表態,但或許是受弗雷德里克影響,她也毫不猶豫就請瑪麗幫兩個義大利移民尼古拉.薩柯(Nicola Sacco)和巴托洛梅奧.范澤第(Bartolomeo Vanzetti)簽署請願書,伊雷娜相信他們在美國被錯判謀殺。現在,見多識廣的瑪麗同意簽署。這是瑪麗簽署的第二份請願書,第一份是多年前她的英國朋友愛兒頓請她為入獄女權主義者所簽署的。

0828居禮夫人封面-泛科學網路用我們不是很清楚伊雷娜為什麼那麼投入這個案子,但她和弗雷德里克經常和他們的密友暨恩師保羅.郎之萬站在同一陣線,為他們認為不公的社會戰役奮鬥。自一九二四年以來,郎之萬一直是俄羅斯科學院外籍院士,此時的他確信蘇聯才能夠為人類的未來提供希望,而非美國。郎之萬愈來愈相信,反法西斯的努力等同於反戰的努力,而法西斯主義和戰爭都是他所鄙視的。他愈來愈認同蘇聯的馬克思社會主義。

對伊雷娜和弗雷德里克而言,郎之萬的意見是金玉良言,對瑪麗也是如此。所以,當郎之萬請伊雷娜和弗雷德里克協助完成他一直以來的目標,也就是在巴黎設立一所傾向馬克思主義的工人大學,他們毫不猶豫就簽約受聘,甚至偶爾也在那裡授課。

郎之萬在一九三四年當選科學院的院士,是法國最有影響力的男人之一。他從來不怕反其道而行。儘管在法國有一些反德組織茁壯,郎之萬仍舊在一九三○年代早期,邀請愛因斯坦接受法國學院的教職。愛因斯坦遭遇來自納粹的死亡威脅,一九三三年決定和妻子艾爾莎移居美國,接受紐澤西州普林斯頓的高等研究院教職。後來,像其他許多歐洲的科學家一樣,他在一九四○年成為美國公民。

郎之萬在一九二八年和一九三一年訪問俄羅斯,推斷出一個結論,那就是蘇聯的科學風格看起來致力於解決緊迫的社會問題,是當代應該採用的風格。一九三三年夏天,當他與其他少數歐洲科學家一起接受俄羅斯科學院的邀請,參加在列寧格勒和莫斯科舉行為期十天的會議和講座之後,他敦促弗雷德里克加入他。然而伊雷娜從一九二○年代晚期到一九三○年代,長期在山區休養,無法陪他。當她之後和弗雷德里克一樣喜歡上畢卡索這個反對另一場世界大戰的和平運動核心人物,她就開始加入弗雷德里克,走訪了幾次莫斯科。

郎之萬甚至在一九四四年加入中國共產黨,是少數幾個不怕積極努力幫助法國的科學家。法國在一九三○年代經歷了巨大的政治和經濟動盪,其中最頭痛是一九二九年的經濟危機開始導致的失業率攀升。事實上,因為美國是戰後歐洲的主要金主,美國的大蕭條因此讓德國、英國和法國這幾個國家財政益發困難。

一九三四年年初,情勢一觸即發的巴黎街頭,聚集了四萬多名憤怒的巴黎人,由極右團體所組織,在法國國民議會附近的協和廣場示威抗議,距離鐳研究所僅僅一英里。這場示威的背後顯示出任何重要動機?有個叫塞爾吉.史塔維斯基(Serge Stavisky)的男人,在一場投資騙局中,帶著兩億五千萬法郎的公款逃逸無蹤。這個案子讓政府和企業之間的腐敗關係浮上檯面,而政府冷漠面對史塔維斯基的許多詐騙交易,引起了大眾的輕蔑。事實上,激怒這些暴民的,不僅是史塔維斯基的醜聞,還有法國的整個體制。在警方開槍打死十五名示威者之後,憤怒達到了白熱化。郎之萬和他的兒子安德烈,後來加入了由共產主義者、社會主義者和工會聯合舉辦的十二萬人示威遊行,部分原因是企圖阻撓法西斯主義的崛起,郎之萬擔心會因此阻礙科學研究。

郎之萬的政治傾向影響了瑪麗,她在一九三四年一月寫信給伊芙,表達她對史塔維斯基事件的極端不滿。「我覺得很可悲,這些有足夠訓練的人,這麼容易就和那些有勇無謀的人相互結盟……太輕易享受到奢華,讓軟弱的人變得輕率,因為他們當中有許多人毫無疑問不會得到不正當的收入……但接受邀請到時髦的餐廳,似乎有不可抗拒的吸引力,不管邀請來自何人。」

連伊芙都變得對政治更有興趣。伊芙在一九三二年和瑪麗一同造訪西班牙,當西班牙人表達了他們對西班牙第二共和國的支持,她就把西班牙人放在心上。在國王阿方索十三世逃離之後,他們的政府一九三一年四月奪得政權,致力於透過建立言論自由和擴大女性的投票權,來創造更現代的西班牙。束縛了西班牙將近十五個世紀的君主制,後來已經成為壓迫的象徵,到了伊芙訪問的時候,大眾對於君主制的同情已經幾乎完全消失。

瑪麗寫信告訴伊雷娜:「看到這些年輕人和眾多長輩對於未來所抱持的信心,讓人很感動……讓我感興趣的是,跟這些擁護共和政體的人對話,以及他們對振興自己國家的熱情。希望他們能成功!」

與瑪麗不同的是,伊雷娜一直決心將她的名人身分,當做非科學事務的絕佳講壇。而且毫無疑問,發現人工放射性,讓伊雷娜和弗雷德里克變得更眾所周知。世界各地的科學家如波耳,提到這對夫婦的研究成果,開啟了核物理的「全新紀元」。在加州大學柏克萊分校的恩內斯特.勞倫斯(Ernest Lawrence),在《自然》和《時代》雜誌讀到這對夫婦的發現時,大吃一驚。勞倫斯在一九二九年發明迴旋加速器,也就是當今最強大的原子撞擊機的始祖。像伊雷娜和弗雷德里克這樣的研究人員,在這些年裡學到了很多關於原子結構的知識,之後的原子撞擊機則幫助科學家更加了解這個結構的複雜性。他們將粒子加速到幾乎光速,讓它與原子碰撞,因此了解裡面有什麼。

一九三四年二月,《時代》雜誌特別提到了伊雷娜和弗雷德里克。該雜誌形容「這對夫妻合作無間,就像一個人有兩個頭、四隻手、二十根手指。」有篇文章如此引用弗雷德里克的話,「我們如此頻繁的比較筆記和交換想法,以致於我們真的不知道是誰先想出來的。妳也同意吧,親愛的?」

雖然在這段期間,伊雷娜和弗雷德里克因為促成揭露了原子的內部運作,可能已經跨了一大步,但是競爭還是來自四面八方,特別是從吹噓著擁有比歐洲更多資源的美國。

一九三四年二月下旬,為了迎頭趕上,勞倫斯花了一整個週末實驗。在他的迴旋加速器幫助下,他用由質子和中子組成的穩定粒子氘核,轟擊一個又一個元素。他發現到處都是放射性同位素。毫無疑問,失望的勞倫斯了解他的實驗室在過去六個月裡,隨時可能和伊雷娜與弗雷德里克有同樣的發現,只可惜並未發生。他說,「我們一直失去大好機會,沒有注意到關閉轟擊電波,並不會讓輻射立即停止發散。」

就像瑪麗和皮耶發現的天然放射性,伊雷娜和弗雷德里克發現的人工放射性,也為醫療領域帶來福音,從此能夠用更少的錢,以更快、更容易的方式,創造放射性物質。醫生將不再支付高昂的成本,並忍受從礦石分離天然放射性元素這樣辛苦的工作,這樣的過程長期以來一直拖累核物理的發展。

但對於仰慕母親高於一切的伊雷娜來說,最大的滿足發生在一九三四年一月十五日,她和丈夫向瑪麗說明他們的發現。事實上,這對夫婦為瑪麗和保羅.郎之萬再現了整個實驗,顯示了瑪麗的前任情人在這家人的生活中,持續扮演著重要角色。目睹這場實驗,給了瑪麗確實證據,證明她和皮耶幾十年前開始從事的工作後繼有人。他們甚至用試管裝了第一個人造的放射性同位素樣本,獻給瑪麗,就像瑪麗和皮耶當初將他們的鐳裝進小試管裡,分送給他們最敬佩的科學家。

精通實驗的瑪麗,希望親自驗證試管裡的樣本,於是用她被鐳燒傷的手指拿起小試管,放在蓋革計數器旁。弗雷德里克後來提到,他永遠不會忘記,當她聽到計數器達達作響,在她臉上久久不散的喜悅和懷疑。

 

摘自《居禮夫人和她的女兒們》第十章-〈追尋的結束〉,由遠流出版

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強核力與弱核力理論核心:非阿貝爾理論——《撞出上帝的粒子》
貓頭鷹出版社_96
・2023/01/28 ・1733字 ・閱讀時間約 3 分鐘

非阿貝爾理論

量子色動力學與弱核力理論有個更為奇特的性質,兩者都是「非阿貝爾理論」 (non-Abeliantheories)。非阿貝爾的意思是強核力與弱核力理論核心(參見【科學解釋 6】)的對稱群代數是不可交換的。簡單來說就是「A 乘 B」不等於「B 乘 A」。

一般人的常識會告訴你,如果隨便拿兩個數字 A 和 B,用 A 乘 B 的結果永遠會和用 B 乘 A 一樣,你用計算機怎麼試答案都不變。一個袋子裝三塊錢、兩個袋子總共是六塊錢;一個袋子裝兩塊錢,三個袋子總共還是六塊錢。

如果隨便拿兩個數字 A 和 B,用 A 乘 B 的結果永遠會和用 B 乘 A 一樣。圖/pixabay

這件事對數字永遠都成立,是千真萬確的事實。然而,我們有個很好的方法能定義出一套數學架構,其中的 AB 不等於 BA。實際上,數學家已經鑽研這個領域很多年了。

條條大路通數學

或許更驚人的是,物理學家竟然也在許多地方應用這套數學,因為某些和物理學相關的事物也是 AB 不等於 BA。矩陣就是我們表示這些東西的一種方式。現在我在倫敦大學學院為新生上的數學方法課就有介紹矩陣力學。以前我的學校制定了一套「新數學」的課綱,所以我在年僅十五歲的時候就多少認識一點矩陣了。

數學的一個矩陣是一群按照行列排列整齊的數字。把兩個矩陣 A 和 B 相乘,會得到另一個矩陣 C,方法是把對應的列和行上面的數字依序相乘。

這種矩陣聽起來可能不像某部電影裡面那掌控一切、創造虛擬實境的超級電腦一樣迷人,卻有用的多。這部電影的角色身穿黑色皮衣,還有出現著名的慢動作躲子彈鏡頭

慢動作躲子彈鏡頭。圖/giphy

我來舉個例子。

你可以用一個矩陣來描述你移動某個物體的結果。相乘的順序(AB 或 BA)在這個例子有明顯的區別。物體先在原地轉九十度再向前直直走十公尺,和先走十公尺再轉九十度,兩種移動方式最後的終點顯然不會相同。假設矩陣B代表旋轉,矩陣 A 代表直行,那麼合在一起的「旋轉後直行」就是矩陣(C = AB);這和「直行後旋轉」的矩陣(D = BA)必定不會相同。C 不等於 D,所以 AB 不等於 BA。要是 AB 和 BA 永遠相同,我們就沒辦法用矩陣來描述這類的移動過程了。正是因為矩陣的乘法不可交換―非阿貝爾,這個工具才會如此有用。

數學和真實世界密不可分

在狄拉克試圖要找出能描述高速電子的量子力學方程式時,矩陣被證實是他所需要的工具。實際上,電子有某項特性讓狄拉克不得不使用矩陣來表示它,這項特性與他描述電子自旋的語言同出一轍;所有原子的行為和元素周期表的規律,都與自旋有深刻的關聯。除此之外,這個性質也啟發狄拉克去預測有反物質的存在。

數學和真實世界之間似乎有緊密的關係,這讓我讚嘆不已。優秀的研究要能解決問題、也要能提出好的問題。而問題永遠比解答還要多,為了研究我們要付出許多的時間和金錢,因此大家得做出抉擇。數學是威力極大的工具,能幫助科學家檢查實驗數據、並從結果當中尋找最有趣的新實驗方向。就算有些方法和結論,好比矩陣及反物質,看起來可是相當古怪的。

秉持著這份精神,我要在繼續討論希格斯粒子搜索實驗之前,先繞個路來講微中子,最後這回要介紹的是一個很重要的真實結果。2012 年 3 月 7 日,中國的大亞灣核反應爐微中子實驗(DayaBay Reactor Neutrino Experiment)發表了最新的研究成果。

One of the Daya Bay detectors.圖/wikipedia

他們的實驗結果不但對標準模型影響重大,也會決定粒子物理學未來的研究走向。如果你只想要繼續讀希格斯粒子的故事,大可跳過這一段沒關係,下一節再見。但是微中子的粉絲可千萬別錯過精彩好戲了!

——本文摘自《撞出上帝的粒子:深入史上最大實驗現場》,2022 年 12 月,貓頭鷹出版,未經同意請勿轉載。

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貓頭鷹自 1992 年創立,初期以單卷式主題工具書為出版重心,逐步成為各類知識的展演舞台,尤其著力於科學科技、歷史人文與整理台灣物種等非虛構主題。以下分四項簡介:一、引介國際知名經典作品如西蒙.德.波娃《第二性》(法文譯家邱瑞鑾全文翻譯)、達爾文傳世經典《物種源始》、國際科技趨勢大師KK凱文.凱利《科技想要什麼》《必然》與《釋控》、法國史學大師巴森《從黎明到衰頹》、瑞典漢學家林西莉《漢字的故事》等。二、開發優秀中文創作品如腦科學家謝伯讓《大腦簡史》、羅一鈞《心之谷》、張隆志組織新生代未來史家撰寫《跨越世紀的信號》大系、婦運先驅顧燕翎《女性主義經典選讀》、翁佳音暨曹銘宗合著《吃的台灣史》等。三、也售出版權及翻譯稿至全世界。四、同時長期投入資源整理台灣物種,並以圖鑑形式陸續出版,如《台灣原生植物全圖鑑》計八卷九巨冊、《台灣蛇類圖鑑》、《台灣行道樹圖鑑》等,叫好又叫座。冀望讀者在愉悅中閱讀並感受知識的美好是貓頭鷹永續經營的宗旨。

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將一生毫無保留地奉獻給科學——瑪麗亞.斯克沃多夫斯卡.居禮
椀濘_96
・2022/03/21 ・3561字 ・閱讀時間約 7 分鐘

做測驗,就有機會獲得免費特製手搖飲品,現場還有大獎等你抽!

瑪麗亞.斯克沃多夫斯卡-居禮(Maria Skłodowska-Curie,1867-1934),看姓氏不難聯想到,她就是我們所熟知的居禮夫人。她開創了放射性理論,發明分離放射性同位素技術,以及發現兩種新元素,是第一位獲得諾貝爾獎的女性,也是首位獲得兩座獎項的學者,在科學上的貢獻對後世影響深遠。

瑪麗亞.斯克沃多夫斯卡-居禮(1867-1934)。圖/Wikipedia

艱難困苦的童年

瑪麗生於波蘭華沙的書香世家,排行老么,家中有布朗斯拉娃(二姐)與索菲亞(大姐)兩位姊姊。父親是一名中學老師兼理事,母親原為一名校長,祖父亦是位受人尊敬的數學與物理教師。

當時的波蘭已被俄羅斯帝國佔領,在沙皇的統治下,波蘭人民的生活處處受限,也影響了瑪麗一家的命運。瑪麗的父親因濃烈愛國精神而被俄國上司打壓,校方撤除了他的理事一職,並將他們全家趕出宿舍;加上雙親的家庭參與波蘭獨立民族起義,家中又遭遇投資失利,經濟頓時陷入困境。

隨後瑪麗一家搬進廉價的住所,父親為貼補家用便招收了多名寄宿生,平時除供應食宿外,從學校下班後還替他們補習來賺取更多收入。生活看似漸漸好轉,但遺憾的是,短短三年內瑪麗的大姐及母親皆因病去世。

1890 年,瓦迪斯瓦夫.斯克沃斯基與女兒們的合影,左起:瑪麗亞、布朗斯拉娃(二姐)、索菲亞(大姐)。圖/Wikipedia

因性別在求學路上受阻

天資聰穎的瑪麗亞自幼就是個相當用功的學生,尤其在數理方面更是表現亮眼;在她 15 歲那年,便以第一名的成績從女子文理學校畢業。

然而,因當時波蘭的正規高等院校拒收女性學生,波蘭女子若想繼續接受正規的大學教育,唯一一條路就是出國留學,但這對瑪麗家中的經濟條件而言,是筆相當大的開銷且難以負擔。

成績同樣優異的二姐曾想過前往巴黎學醫,夢想成為一名懸壺濟世的醫師,但礙於家中經濟狀況遲遲無法如願。瑪麗想幫姐姐盡早完成學業,決定先當家教來資助其學費,兩人也約定,待畢業後再協助瑪麗出國求學。在瑪麗的支持下,二姐終於得以前往巴黎一圓醫師夢。

爾後的幾年,瑪麗一面做著家教工作,一面自學,期間閱讀了大量化學相關書籍,也是在這時獲得了第一份實驗室工作機會,這消息對她相當振奮;儘管實驗室設備簡陋,但能把在書中讀到的知識親手實作就已心滿意足,此經歷也影響了她未來將走上科學研究這條路。晚年瑪麗回憶起這段的時光:

「就是因為這第一次的實驗室工作,使我肯定自己在實驗研究上的興趣。」

突破重重阻礙取得學位

1891 年,24 歲的瑪麗在進行實驗室工作的同時,也終於踏上留學路,前往巴黎大學修讀物理學。剛到巴黎的她人生地不熟,對語言不熟悉外,又因過往在波蘭所受的教育無法應付大學課程,初期學業表現遠遠不及同儕。瑪麗便在課業上下足功夫,閒暇時間也都泡在圖書館裡,終於皇天不負苦心人,靠著清晰的思維加上勤奮苦讀,成績漸漸有了起色。

1893 年瑪麗以第一名的佳績成功取得了物理學碩士學位,原先是想再取得一個數學學位,但此時她已將留學用的積蓄花光,也就放棄了這份念頭。幸運的是,在友人的協助下,華沙當局頒發給瑪麗海外優秀留學生「亞歷山大獎學金」,使她得以重返巴黎大學繼續深造,並在隔年順利取得第二個碩士學位。值得讚揚的是,在畢業的幾年後她將這份獎學金歸還給委員會,這舉動令人相當震驚,從未有任何一名學子歸還過,而瑪莉是第一位。

科學界的佳偶——居禮夫婦

學成後,瑪麗留在法國並開啟了她的科研生涯。當時為了能夠順利進行工作,正尋找著合適的實驗室;在同鄉物理學家約瑟夫.科瓦爾斯基介紹下,她結識了未來的丈夫,法國青年科學家——皮耶.居禮。對科學滿懷熱情的兩人情投意合,彼此欣賞著對方的個性及才華。

1894 年,瑪麗返回波蘭生活,原以為能在家鄉繼續從事喜愛的科研工作,然而波蘭的大學仍以性別為由將其拒絕。在皮耶的說服下,瑪麗回到巴黎並協助他完成了磁性研究,兩人也在同年結為連理。

當時總有人打趣得說:「皮耶最大的發現就是瑪麗」。

在實驗室裡的居禮夫婦。圖/Wikipedia

帶領科學邁向新篇章

婚後夫婦倆一面養育女兒,一面做科研。瑪麗首要目標就是取得博士學位,她選定了當時剛發現的X射線以及鈾射線作為研究主題。後續在研究鈾礦時,透過驗電器的測量結果,瑪麗推斷鈾礦必定含有其他活性比鈾大的物質,於是開啟了她尋找其他放射性物質之路。

皮耶對瑪麗亞的工作越來越感興趣,隨後也加入了太太的行列。他們用酸液分解研磨過的瀝青鈾礦,再用化學分析方法分離出瀝青礦中可能含有比鈾更具放射性的物質。不久後,成功從實驗裡發現了比鈾的活性高 300 倍的新元素。隨後居禮夫婦發表了一篇聯合署名論文,正式宣布以「釙」(Polonium)命名所發現的新元素,以紀念波蘭。

在發現釙之後不久,她從實驗中發覺似乎有更強烈的放射性物質,便認定這也許是另一個新元素,這時物理學家亨利.貝克勒也加入了居里夫婦的研究行列。他們終於找出這個放射性比鈾大 900 倍的物質,三人將新元素命名為「鐳」(radium),拉丁文意為「射線」,也在研究過程中創造出單詞「放射性」(radioactivity)。

在當時居禮夫婦聯合及單獨發表的 32 篇論文中,其中一篇就為:在鐳輻射下,病變或腫瘤細胞比健康細胞死得更快。可說是若沒有這份的研究成果,就不會有現在用來治療癌症的放射性療法了。

得來不易的諾貝爾獎

在一系列研究及發現後,1903 年瑪麗終於獲得巴黎大學物理博士學位。同年瑞典皇家科學院授予居禮夫婦及亨利.貝克勒諾貝爾物理學獎,起初委員會僅表彰皮耶和貝克勒,不過有位倡導女性科學家權利的委員通報並向上申訴,瑪麗亞才能獲得提名,成為了首位獲得諾貝爾獎的女性。

1911 年諾貝爾獎證書。圖/Wikipedia

隨著瑪麗亞成功從金屬中提煉出鐳,1911 年瑞典皇家科學院授予她第二座諾貝爾獎(此次為化學獎),以表彰:「發現了鐳和釙元素,提煉純鐳並研究了這種引人注目的元素的性質及其化合物」。此次的獲獎肯定也使她能夠說服法國政府支持並建立鐳研究所,該研究所於 1914 年建成,研究領域涉及化學、物理、醫學等。

將自己毫無保留地貢獻給科學與社會

一戰期間瑪麗為協助戰地外科醫生,便在靠近前線的地方設立了戰地放射中心。她的身影穿梭在戰地醫院中,指導著 X 光裝置的組裝及使用,據估計,超過 100 萬受傷士兵受過她的流動式 X 光機治療。

瑪麗與她的 X 光車。圖/Wikipedia

在戰後的歲月裡,瑪麗亞將時間奉獻將所學與經驗傳授給學生,也包括許多遠從世界各地慕名而來的後進學者。在她的指導下,鐳研究所培育出了四位諾貝爾獎得主,女兒伊倫.約里奧-居禮及女婿弗雷德里克.約里奧-居禮也在其中。

1934 年,瑪麗亞因再生不良性貧血逝世於療養院,後世普遍認為是因長時間暴露於輻射中而造成的,當時科學上並未了解到游離輻射會對人體產生危害,也未開發任何防護措施。瑪麗亞的生活處處充滿放射性物質,幾十年間患上了多種慢性疾病,然而一直到去世,她從未意識到這會危及自己的健康甚至是生命。

瑪麗亞.斯克沃多夫斯卡-居禮一生不慕名利,奔波於科學研究、教育學子,將畢生毫無保留地貢獻給科學與社會。直到今日,世人仍持續讚賞她的付出與貢獻,紀念這位偉大的科學家。

參考資料:

  1. 維基百科—瑪麗.居禮
  2. 科學名人堂—居禮夫人
  3. 居禮夫人:大家都聽過的科學家,與她充滿波折的人生和感情路
  4. 科技大觀園—開啟輻射醫學大門的居禮夫人
  5. 傑出的科學貢獻與多舛波折的人生:瑪麗.居禮誕辰|科學史上的今天:11/7
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照片中的人是誰?那些與瑪麗·居禮同時代,卻鮮為人知的女性科學家
活躍星系核_96
・2019/12/07 ・4360字 ・閱讀時間約 9 分鐘 ・SR值 549 ・八年級

  • 原文作者:蜜雪兒·弗蘭 (Michelle Francl),美國布林茅爾學院化學系教授,梵蒂岡天文台學者,原文發佈於 2018 年 3 月 22 日《Nature Chemistry》,〈Atomic women〉。由 施普林格·自然上海辦公室翻譯。

在談論女性對科學的貢獻時,不能止於名氣最大的那一位。

1938 年 3 月的一天,物理學家漢斯·貝特 (Hans Bethe) 在華盛頓特區參加完一場關於恆星能量和核過程的會議後,登上了返回康奈爾的火車。下車時,他勾勒出一個讓他日後榮獲諾貝爾獎的想法。這樣的傳奇總是讓我想起科學史上那激盪人心的幾十年:量子力學和高能物理在那個時代誕生,他們的開創者也被人銘記。

幾個月前,化學家兼作家 Ash Jogalekar (@curiouswavefn) 在推特上發了一張那次會議的照片(圖1),並列出了有出席的一些著名(男性)科學家,但補充說:「不知道這位孤零零的女性物理學家是誰?」網友猜了好幾個人,從愛因斯坦的夫人到莉澤·邁特納 (Lise Meitner);當然,還有瑪麗·居禮(居禮夫人),但 1938 年的時候,她已經逝世四年;斯人已去,世間猶存!

圖 1:1938 年在喬治華盛頓大學舉辦的第四屆理論物理學年會留影。公布解答:前排左二為天體物理學家卡羅爾·簡·安格·里克 (Carol Jane Anger Rieke)。

許多人唯一叫得出名字的女科學家:瑪麗·居禮

瑪麗·居禮不僅僅是女科學家的代表,也是許多人唯一能叫得出名字的女科學家。2014 年,地質學家辛西亞·布雷克 (Cynthia Burek) 和貝蒂·希格斯 (Bettie Higgs) 就公開對女科學家群體的認知開展了一項初步調查,結果表明根本不存在什麼公眾對女科學家群體的認知。

只有瑪麗·居禮。

當被要求在五分鐘內列出十位女科學家的名字時,將近五分之一的受訪者一個都列不出來。那麼能列出來的呢?其中四分之三提到了瑪麗·居禮,這裡面許多人只知道瑪麗·居禮。僅有 1.2% 的人能說出十位女科學家,包括健在的和已故的。你也可以拿一張紙試著寫寫看。不能問同事,不能列舉同事、合作者或家庭成員,也不能查 Google。

為什麼瑪麗·居禮的光芒蓋過了其他女科學家?她兩度獲得諾貝爾獎,而且是兩種不同學科獎項——化學獎和物理學獎,她當然是獨一無二的。弗雷德里克·桑格 (Fred Sanger) 兩次獲得諾貝爾化學獎,約翰·巴丁 (John Bardeen) 兩次獲得諾貝爾物理學獎。)

但是布雷克和希格斯推測,她至高無上的聲譽可能和她所遭遇的人生悲劇有關:為了科學而在閣樓中忍飢挨餓,丈夫兼合作者皮埃爾在馬車事故中死亡,她自己從事的研究慢慢奪走了她的生命。亦或是深入探尋原子內部運作所固有的危險和神秘使得我們對她念念不忘。

瑪麗·居禮長時間被標誌為女性科學家的代表圖/wikipedia

那些與瑪麗·居禮同時代,卻鮮為人知的女科學家

值得注意的是,將一種職業簡化成幾個標誌性人物,並不只是女科學家會遇到的問題。有些調查要求非科學家的受訪者說出幾個科學家的名字,最後一般只能得到一個很短的名單,其中包括愛因斯坦、達爾文、牛頓,當然還有瑪麗·居禮。即使是科學家也基本上列不出多少人,得到的名單和上面這張也差不多。

2014 年在倫敦皇家學會舉行的關於科學界女性的大會上,與會者列出的前三名科學家分別是愛因斯坦、達爾文和瑪麗·居禮,前十名中沒有其他女性,而且只有另外一名化學家(巴斯德)。我認為這種現狀對女性科學家來說是極有問題的,因為與她們的男性同事相比,她們在職業生涯中更容易被忽視或被低估。

瑪麗·居禮的影響如影隨形環繞在我們身邊,在每一張關於科學界著名女性的海報上幾乎都能見到她,卻也因此模糊了我們對其他科學女性的認知。

如果我們將眼光從瑪麗·居禮身上挪開,仔細看看科學界其他的女性,很顯然,她並不是那些年在核化學和原子物理學領域工作的唯一女性。翻看一下那個時代的照片,你可以看到尼爾斯·波耳 (Niels Bohr)、維爾納·海森堡 (Werner Heisenberg) 和沃爾夫岡·包立 (Wolfgang Pauli) 在進行深入交談,也能看到埃爾溫·薛丁格 (Erwin Schrödinger) 手拿粉筆靠著黑板。但是在為詹姆斯·弗蘭克 (James Franck) 舉行的派對上(圖 2),坐在愛因斯坦兩邊的女性是誰呢?

貝特和愛因斯坦均出席了前文所提的那場 1938 年的會議,但是會議照片中(圖 1)那位唯一的女性如果不是瑪麗·居禮或愛因斯坦夫人,那她到底是誰呢?

碰巧的是,她是我所研究的計算化學領域的一位奠基性人物,一位我在此之前也並不了解的人物。這些女性是誰?她們為我們了解原子做出了什麼貢獻?

分子光譜學家:斯波納博士

圖 2:1921 拍攝於為詹姆斯·法蘭克 (James Franck)(坐在沙發中間)舉行的派對上,當時他就要從柏林的威廉皇帝研究所搬到哥廷根大學。分子光譜學家 赫塔·斯波納 (Hertha Sponer)(最左)正在和 Ingrid Franck 聊天。坐在沙發右手邊的是莉澤·邁特納 (Lise Meitner)(威廉皇帝研究所物理部主任)。

上圖的照片拍攝於 1921 年的柏林,坐在愛因斯坦左邊的是赫塔·斯波納 (Hertha Sponer)博士,她正與瑞典鋼琴家英格麗‧法蘭克 (Ingrid Franck)(詹姆斯·法蘭克的妻子)聊天,而莉澤·邁特納 (Lise Meitner)則在一旁傾聽(邁特納比歐傑早一年發現歐傑效應)。

斯波納是一名分子光譜學家,在哥廷根大學師從彼得·德拜 (Peter Debye),當時剛剛獲得博士學位,正與法蘭克共事。

起初,哥廷根大學的一些老師反對任命斯波納為有權在大學授課的編外講師。Franck 後來談及此事時說,那些人的反對讓人想起大衛·希爾伯特 (David Hilbert) 第一次為埃米·諾特 (Emmy Noether) 在哥廷根爭取一個正式職位時的情形,大衛·希爾伯特失敗了,但法蘭克成功了,斯波納最終獲得了教職。

1926 年,她在伯克利待了一年,在那裡,她和雷蒙·伯奇 (Raymond Birge) 開發了一種使用 Birge-Sponer 繪圖法來確定離解能的方法。雖然斯波納不是猶太人,但在 1934 年納粹上台後仍被解雇了。之後,她被杜克大學聘為物理學正教授,在那裡度過了她剩下的 30 多年職業生涯。

延伸閱讀 〈莉澤.邁特納──散發人性光輝的核子物理學家〉〈埃米.諾特──蹣跚而行的仁厚數學家

物理學「不是女人的職業」?開發中子活化分析的利瓦伊博士

1937 年在波耳研究所舉行的哥本哈根會議上,給包立倒咖啡的女性又是誰呢?是希爾德·利瓦伊 (Hilde Levi) 博士。通過其它的照片,我們還可以看到在 1934 年的哥本哈根會議上(下圖),她為與會的男性科學家準備午餐,在 1936 年的會議裡她依然做著這些事情。1934 年,她在柏林取得博士學位後,直接就來到了哥本哈根。

圖 3:這是 1934 年在波耳研究所舉行的哥本哈根會議上拍攝的照片,物理學家希爾德·利瓦伊(站立,右)正為與會的男性科學家提供午餐。拍攝/Paul Ehrenfest Jr 照片提供:Emilio Segrè Visual Archives, Weisskopf Collection(美國物理學會)

因為擔心當時德國的政治情勢,她聯繫了國際大學婦女聯合會,聯合會的人給了她天文學家朱莉·凡特·漢森 (Julie Vinter Hansen) 的聯繫方式,後者將她的履歷交給了波耳研究所。她很快就獲得了一個職位,給剛被波耳聘用的法蘭克做助理。

1937 年,她與研究所的另一位化學家喬治·德海韋西 (George de Hevesy) 在《Nature》上發表了一篇論文,描述了他們合成的一種新放射性同位素,另外她還開發了中子活化分析的基本方法。

利瓦伊曾和漢斯·貝特 (Hans Bethe) 訂婚,但是貝特的母親不斷施壓要求他娶一個能夠放棄自己事業而以夫為重的女人為妻,他也多次告訴利瓦伊:物理學「不是女人的職業」,最終二人未能走向婚禮聖壇(註:貝特在婚禮前幾天取消了婚約)。

1943 年 9 月,利瓦伊乘渡船穿過海峽到達瑞典,逃離了哥本哈根。戰爭結束後,她回到哥本哈根,創立了歐洲第一個碳定年實驗室。(德海韋西做過一件舉世聞名的事,他為了不讓納粹染指法蘭克和波耳 (Bohr)編註 的諾貝爾獎獎牌,用王水把它們溶解了。1943 年,德海韋西因為發展了放射性標記物而獲得諾貝爾化學獎。)

編註:原文有誤,應為法蘭克和馬克斯·馮·勞厄(德語:Max von Laue)的獎牌,德海韋西當時在波耳研究所工作。

測量星光的女孩:天體物理學家里克博士

文章開頭第一張照片中的女性被確認是「里克夫人」,即 凱洛·簡·安格·里克 (Carol Jane Anger Rieke) 博士——研究恆星紫外輻射的科學家。

她追隨第一位獲得天文學博士學位的女性塞西莉亞·佩恩 (Cecilia Payne) 的腳步,在 1932 年 25 歲時從拉德克利夫學院(當時為哈佛的女子學院)獲得博士學位,引得一份報紙以「測量星光的女孩」(Girl Measures Light from Stars)為頭條報導。隨後她與物理學家福斯特·里克 (Foster Rieke) 結婚,婚後跟隨丈夫來到芝加哥大學,並成了物理學家羅伯特·馬利肯 (Robert Mulliken) 的博士後研究員,研究領域從天體物理學轉至理論化學。

當她的丈夫換到普渡大學工作後,她繼續與馬利肯合作,得出了斯萊特型原子軌道的重疊積分的數值計算公式和表格。這個時候,她已經是幾個幼兒的母親了。她的故事讓我想起了晶體學家凱瑟琳·朗斯代爾 (Kathleen Lonsdale),她博士未畢業就離開布拉格 (Bragg) 的實驗室,跟隨她的科學家丈夫前往利茲大學,但她在休產假的時候計算出了六氯苯的結構。里克和馬利肯的工作拓展了薛丁格波動方程在化學中的應用範圍。

我自己的計算化學研究不僅主要脫胎於馬利肯的工作,而且我至少在兩段程式中用到了里克推導的公式。馬利肯榮獲 1966 年的諾貝爾物理學獎,在某種程度上和這項工作有關;在他的諾貝爾演講中,他提到了里克的工作。

凱洛·簡·安格·里克 (Carol Jane Anger Rieke) 圖/wikipedia

斯波納、利瓦伊和里克都在原子物理學和化學中作出了重要的發現,然而她們本人基本無人知曉。現在是時候打破我們對居禮夫人的迷戀了。下次在這些老舊的會議照片中看到一位女性時,請不要錯把她當作居禮夫人,還請仔細查閱一番,看看她取得了哪些成就。

文章讀到這裡,你已經悄悄認識十一個女科學家

女性做物理和化學研究不是什麼現代創新,她們的價值還未被完全證明,但她們一直是科研共同體的一分子,儘管她們不得不花一些時間來為包立倒咖啡而不是加入談話。

我是瑪莉‧居禮的忠實粉絲,但我認為現在是時候讓她休息了,展現女性科學家的時候,應該讓其他人也能獲得應有的一席之地。

如果你想要認識更多的女性科學家,那麼請注意,在你閱讀這篇文章的五分鐘裡,我已經列出了除瑪莉‧居禮之外的十位女科學家:莉澤·邁特納、辛西亞·布雷克、貝蒂·希格斯、赫塔·斯波納、埃米·諾特、希爾德·利瓦伊、朱莉·凡特·漢森、凱洛·里克、西莉亞·佩恩和凱瑟琳·朗斯代爾。如果你算上我(編按:原文作者為蜜雪兒·弗蘭,美國化學家),就有十一個了。(第二任愛因斯坦夫人不算,她不是物理學家,而且在 1938 年照片拍攝之前就去世了)。

本文授權轉載自知乎「Nature 自然科研」,原文標題 与居里夫人同时代,却鲜为人知的女性科学家的故事

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活躍星系核_96
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活躍星系核(active galactic nucleus, AGN)是一類中央核區活動性很強的河外星系。這些星系比普通星系活躍,在從無線電波到伽瑪射線的全波段裡都發出很強的電磁輻射。 本帳號發表來自各方的投稿。附有資料出處的科學好文,都歡迎你來投稿喔。 Email: contact@pansci.asia