吳健雄和宇稱不守恒實驗

李政道

1997年2月16日，杰出的物理學家吳健雄教授逝世了。她是20世紀最杰出的物理學家之一，在實驗物理學研究上取得了偉大的成就，對當代物理學的發(fā)展起了極重要的推進作用。

健雄出生于1912年5月31日。1934年從中央大學畢業(yè)后，第一年在浙江大學，第二年在中央研究院物理研究所工作。1936年，到加州大學伯克利分校學習。在拿到物理學博士后，教了兩年書，然后在普林斯頓大學作深入的研究。1944年，她加入哥倫比亞大學，以后一直在那里從事教學和研究。

吳健雄最重要的實驗——守稱不守恒實驗是在1956年間進行的。在物理學中，宇稱守恒是指，除了左右不一樣以外，它們以后的發(fā)展應該完全一樣�？墒墙⌒鄣膶嶒灲Y果表明，宇稱守恒的觀點與自然現(xiàn)象是不符合的。

下面是健雄的回憶。

1956年早春的一天，李政道教授來到我的小辦公室……他向我解釋了τ-θ之謎,以及它如何引起在弱衰變中宇稱是否守恒的問題。他說,如果τ-θ之謎的答案是宇稱不守恒,那么這種破壞在極化核的β衰變的空間分布中也應該觀察到;我們必須去測量贗標量……

在李教授的訪問后,我把事情從頭到尾想了一遍。對于一個從事β衰變物理的學者說來,去做這種至關重要的實驗,真是一個寶貴的機會,我怎么能放棄這個機會呢?

那年春天,我的丈夫袁家騮和我打算去日內瓦參加一個高能物理國際會議,然后到遠東去旅行講學。我們兩個都是在1936年離開中國的,正好是在20年前。我們已經(jīng)預訂了伊麗莎白王后號的船票。但我突然意識到,我必須立刻去做這個實驗,在物理學界的其他人意識到這個實驗的重要性之前首先去做。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。于是,我請求家騮讓我留下,由他一個人去。幸好,他完全理解事情的重要性,同意一個人離開。

我跟她談話是在1956年4月底5月初的時候，做這個實驗需要低溫務件，但她自己沒有這樣設備的實驗室。于是，她寫信給美國國家標準局低溫組的領頭人安布勒。安布勒7月份回信對健雄說，他要度假，9月份才回來。于是，從5月到9月之間，健雄就在哥倫比亞大學把探測的儀器做起來，同時生長硝酸鈰鎂晶體。到9月他們開始合作時，健雄的準備工作已經(jīng)相當充分了。

到圣誕節(jié)末實驗結果已經(jīng)出來了，跟理論完全符合，按說應該可以發(fā)表了。但是，真正的實驗科學家并不因為理論家說“very good”就完事了。在這之后還要重復再做，檢查是不是有錯誤。1957年1月2日到8日，是宇稱不守恒實驗最困難的時候�；羝账咕退�在儀器旁，其他人住在旅館。一有事就打電話，無論什么時候，馬上就去實驗室。

1月15日下午，哥倫比亞大學物理系召開了一個新聞發(fā)布會，宣布宇稱守恒的基本定律出人意料地被推翻了。第二天，《紐約時報》的頭版頭條的標題是：“物理的基本概念被實驗推翻”。這一新聞在公眾中爆開，迅速傳遍全世界。

我們對于物理世界的結構的認識的突然解放壓倒了一切，沿著這一方向的科研活動以前所未有的步伐前進。

物理實驗的發(fā)展常常與技術的進步聯(lián)系在一起，有時甚至是同步的。宇稱不守恒實驗的情況則不同，當時它并沒有受實驗技術的制約，而是受到物理觀念的制約。雖然，在過去有關β衰變的著作里，宇稱等選擇定則用得很多，也都與實驗很符合，可是人們并不知道這些實驗其實跟宇稱守恒一點關系都沒有。所以，當吳健雄的實驗結果一出來，大家的觀念變了。

1956年我和楊振寧在理論上建議了宇稱不守恒，而實驗上的確定是健雄做的。他的文章于40年前的2月15日發(fā)表在《物理評論》上。緊接著她的論文，加溫、萊德曼和溫里克發(fā)表了π的μ子衰變和μ子的電子衰變，得到了同樣的結論。在同一卷的第1681頁，還有特萊格迪和弗里德曼的文章，等等。在以后的半年之內，大概有幾百個這方面的實驗出來。

【相關鏈接】

①1957年的諾貝爾物理學獎頒發(fā)給了提出宇稱不守恒理論的物理學家李政道、揚振寧，但是，沒有頒發(fā)給在實驗上確定這一理論的科學家吳健雄。原因是吳健雄這一實驗是與美國國家標準局的其他幾位科學家共同完成的，其中最主要的是安布勒。一些人認為沒有他們的低溫原子核極化技術，實驗就不可能完成，把實驗的功勞歸于吳健雄是不公平的。（張?zhí)锟薄吨Z貝爾獎的公平與不公平》）

②對于自己沒有得到諾貝爾獎，吳健雄顯得很坦然，“我的一生，全然投身于弱相互作用方面的研究，也樂在其中，我從來沒有為了得獎而去做研究工作�！薄暗�是，當我的工作因為某些原因而被人忽視，依然是深深地傷害了我�！苯裉斓奈覀儾浑y感受到言語間些許的遺憾，這位被稱為“物理科學的第一夫人”的偉大女性、科學家把自己受到的傷害長久地、深沉地藏匿起來。（張守濤《名校大師鮮為人知的另一面》）

（1）下列對材料有關內容的分析和概括，最恰當?shù)膬身検牵?）（5分）

A.吳健雄事業(yè)心很強，當她意識到宇稱不守恒實驗的重要性，就馬上做出決斷，放棄旅行講學等事情，全身心投入實驗之中。

B．吳健雄的實驗室沒有做宇稱不守恒實驗的條件，于是她寫信向安布勒求助，由于安布勒要度假，只好三個月后才開始實驗。

C.1957年1月2日到8日，是宇稱不守恒實驗最困難的時候，晚上有的實驗人員就睡在儀器旁，度過了這段時間實驗結果就出來了。

D．宇稱不守恒實驗結果出來后，人們發(fā)現(xiàn)有關β衰變著作里與宇稱等選擇定則很符合的實驗其實和宇稱守恒無關，因此這些實驗是有問題的。

E．這篇傳記引用了吳健雄的一些回憶，交代了不易為人所指的細節(jié)，這些和作者了解的情況互相補充印證，收列了很好的效果。

(2)為什么說宇稱不守恒實驗是重大科學貢獻？請結合材料簡要分析。（6分）

(3)作者對吳健雄做宇稱不守恒實驗抱有怎樣的態(tài)度？請結合材料并簡要分析。（6分）

(4)對于自己沒有獲得諾貝爾獎，吳健雄是既坦然又遺憾，請談談你的看法。（8分）

第Ⅱ卷 表達題

五、語言文字運用（20分）

13．下列各句中加點成語的使用，全都正確的—項是（3分）

①對人的教育是連續(xù)的過程，強調感化與懲戒并舉、引導與規(guī)訓同步，若是頭疼醫(yī)頭腳疼醫(yī)腳，必然會左支右絀，難以奏效。

②一些規(guī)則是不受實間、地點和條件的限制的，這樣久而久之，就出現(xiàn)了被地中海地區(qū)所有國家心照不宣地接受的通則。

③對這起案件，公安機關尚未下結論，輿論反應強烈，網(wǎng)絡上出現(xiàn)了各種“帽子”滿天飛的情況，各種猜疑風生水起，熱鬧非常。

④一個異常強大的技術膜拜群，囊括了這個社會的各個群體，他們無不對技術的狂飆突進拍手稱快，一時間歡呼聲震天動地。

⑤一湖一塔何以負起一個民族厚重的期待？或許是大音希聲，或許是重劍無鋒，百一十年來，尚無一人能給出一言以蔽之的答案。

⑥各行各業(yè)都有很多值得我們學習的榜樣，我們要從善如流，以他們?yōu)闃藯U，向他們看齊，不斷追求美好的思想品德。

A.①②⑤ B.①③④ C.②⑤⑥ D.③④⑥

14．下列各句中，沒有語病的一句是（3分）

A.科學研判經(jīng)濟增長形勢，才能理性解讀宏觀經(jīng)濟數(shù)據(jù)，這有利于我們保持和提振信心，制定更加有效的應對措施，通過結構調整引領新常態(tài)。

B．為解決義務教育失衡問題，各地政府通過探索各種辦學模式，優(yōu)質教育資源得到了擴充，一定程度上緩解了優(yōu)質教育資源需求緊張的狀況。

C.這種理性不單單表現(xiàn)在部分藝術品價格的回落和增速減綏上，最重要的是還表現(xiàn)為藏家購藏作品的標準逐步回歸到對藝術的理解上來了。

D.在休假問題上，美國和歐洲情況不同，美國人不像歐洲人那樣，充滿閑情逸致，把休假等于休息，等于旅游，空城而出，長期不歸。

15．填入下面文段空白處的詞語，最恰當?shù)囊唤M是（ ）（3分）http://www.xuecan.net/ 

一般來說， ① 填了服從“調劑”的考生的高考成績達到學校在其所在地的錄取分數(shù)線， ② 未達到所填報專業(yè)的錄取分數(shù)線，在愿意服從專業(yè)調劑的前提下，考生 ③ 被調至沒有報考 ④ 還未錄取滿額的專業(yè)。 ⑤ 有些學校的某些專業(yè) ⑥ 錄取有相關專業(yè)志愿的考生，不接受調劑。

①

②

③

④

⑤

⑥

A

只要

如果

就

但

/

僅

B

如果

不過

可以

/

只是

必須

C

只有

/

才能

而且

不過

會

D

/

但

可能

并且

但

只

16．在下面一段文字橫線處補寫恰當?shù)恼Z句，使整段文字語意完整連貫，內容貼切，邏輯嚴密。每處不超過15個字。（5分）

微生物對我們而言并不陌生。我們的祖先發(fā)明了釀造工藝， ① ，讓我們的生活充滿味道和更加豐富多彩。醬香醋滋潤，酒醇豆腐香，都是微生物作用的結果。從傳統(tǒng)釀造工藝到現(xiàn)代微生物發(fā)酵技術，我們自以為對微生物了解很多，比如我們知道了微生物是如何把糖變成了酒，又轉化為醋。但事實上， ② ，不到1%。生活在我們體內的微生物細胞和基因組數(shù)量遠遠超過人類，微生物影響并超越我們的生老病死；有一天，人死了， ③ 。

17.下面是一幅名為“書架”的漫畫，請簡要介紹漫畫的主要內容并揭示其寓意，要求語意簡明，句子通順，不超過90個字。（6分）

爺爺?shù)臅��?爸爸的書架 媽媽的書架 我的書架

六、寫作（60分）

18．閱讀下面的材料，根據(jù)要求寫一篇不少于800字的文章。

他是一名老黨員，1964年，響應號召從北京軍區(qū)轉業(yè)到新疆生產(chǎn)建設兵團屯墾戍邊。半個多世紀以來，面對多次調離邊境、與家人團聚的機會，以及物質、名利的誘惑，他為了最初的夢想選擇留了下來。他說：“留在薩爾布拉克，守牛羊是守住生活希望，守邊防是留住心中念想�！笔聦嵣�，空曠無比的孤獨和寂寞不是人人都可以承受的，何況艱苦的自然環(huán)境，數(shù)次經(jīng)歷的生死考驗呢？可是，他堅持了下來。人們說，這正是他的偉大之處。

要求：綜合材料內容及含意，選好角度，確定立意，明確文體，自擬標題；不要套作，不得抄襲。