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无酬研究,摘下诺贝尔物理桂冠──玛丽亚‧梅尔

2017-3-30 未解之谜网

玛丽亚‧梅尔(Maria Goeppert Mayer,或译为玛丽亚·格佩特-梅耶)戴着珍珠项链,一身袭花色长洋装,出席1963年诺贝尔的颁奖典礼。从黑白纪录片上看到,玛丽亚˙梅尔脸上并没有雀跃之情,只是以一个温和的微笑回应掌声。“获奖的喜悦,不及研究的一半。”玛丽亚‧梅尔这么说。4

从1930年博士班毕业开始,玛丽亚‧梅尔有30年的时间,受到无教授职或是无给薪的待遇。直到,1960年,她才和先生一同获聘为美国加州大学圣地牙哥分校物理系的有薪正教授。30年的光阴,支撑她的仅有对于学术研究的热情,对她来说,不管是薪水或是外界的掌声都如浮云,唯一的报酬就是创发的喜悦。

玛丽亚‧梅尔是继玛丽亚‧居里(Marie Curie)之后,过了50余年,第二位夺下诺贝尔物理奖的女性。她出生在一个学术世家,她的父亲是小儿科教授,她自己也以延续家族的学术历史,身为第七代为荣。然而,一名1906年6月28日出生于德意志帝国(今波兰)的女性,求学之路并不容易。她所读中学的经营者是积极鼓吹妇女有参政权的一位运动人士,但学校临时破产,玛丽亚˙梅尔提早一年参加大学入学考试,录取进入哥廷根大学(University of Göttingen),她先念数学、后攻物理。

她跟着指导老师马克斯‧玻恩(Max Born)主修原子物理学和量子力学。有趣的是,她的指导老师以及1930年博士论文口考的两位主考官,詹姆斯‧弗兰克(James Franck)和阿道夫‧温道斯(Adolf Windaus)日后也都获得诺贝尔奖的殊荣。

当时,来自美国的约瑟夫‧梅耶(Joseph Mayer)寄宿在玛丽亚‧梅尔家中,两人志趣相投,在1930年结婚,不管是研究或人生路途都共结连理。约瑟夫‧梅耶获聘为美国霍普金斯大学的副教授,该校为避免裙带关系,拒绝聘任玛丽亚‧梅尔为教职,但是给予她助教的工作、一份低廉的薪水。为了获取办公空间以及系上的研究设备,即便在这样处境之下,她只能为了继续研究而对待遇做出妥协。但是,她并不因此对研究松懈。

玛丽亚‧梅尔在1935年在《物理评论》发表一篇开创性的论文,学术史上首度计算原子核的双贝塔衰变过程。身处于男性绝对多数的学术领域,她不抱怨不平等待遇,研究成果是最好的发生。但是,这篇论文的成功,反而让她不见容于对女性有敌意的理学院院长,院长迁怒她的丈夫,约瑟夫1937年被霍普金斯大学解聘。

约瑟夫随后在哥伦比亚大学安顿下来,玛丽亚˙梅尔则到物理系担任无薪工作。她在这里和费米(Enrico Fermi,1938年度诺贝尔物理学奖得主)一起研究稀土。二战期间玛丽亚˙梅尔也曾参与原子弹的研发计划。

玛丽亚‧梅尔和丈夫1946年辗转来到芝加哥大学,这一次,玛丽亚‧梅尔获得副教授的头衔,但依然是无薪职。她同时在阿贡国家实验室(ANL)以“资深科学家”为名兼职。费林比梅尔夫妇早一年来到芝加哥大学,而玛丽亚‧梅尔再度受到费林的指点,她在这里提出“原子核壳层模型”,这项为她赢得诺贝尔桂冠的理论。

起初,她在和Edward Teller共同主持的一项研究元素起源的计划中发现“魔数”。玛丽亚‧梅尔在建构同位素含量表的过程中发现,带有2、8、20、28、50、82或126个质子或是中子的原子核,特别地稳定。她进一步提出原子核的壳层结构。

其实,在此之前也曾有物理学家发现带有特定数目核子数的原子核会特别稳定。但是,物理学家们深信另一套把原子核看作均匀体的液滴模型。玛丽亚˙梅尔相对来说,较少受到核物理的正统训练,反而能够突破这层偏见。她搜集“原子核壳层模型”的证据,1948年在期刊上发表。

玛丽亚‧梅尔提出“原子核壳层模型”,建立“魔数”系统来表示原子核的壳所排列的质子和中子的数量。但是,起初她没有完整的论述来解释此模型,诸如特定之顺序、高于20的魔数等。

某次,她和费米讨论时,费米问到:“顺便说一句,有没有任何旋转轨道耦合的证据?这发生在两个运动耦合,例如地球旋转在绕太阳运行的轴上?在原子中,电子在运动的时候,就是在原子核的轴上自旋?”

这句话像电光石火给了她灵感,为这项理论拼起最后一块重要版图。玛丽亚˙梅尔在当天晚上就完成所有的计算。这项研究于 1949年发表。

玛丽亚‧梅尔纵然孜孜不倦于研究,但是她仍然遭受30年的不公平待遇,并没有获得相应的薪资以及职位。直到1960年,她和先生应聘为美国加州大学圣地牙哥分校物理系的有给职正教授。她大半辈子的努力,终于获得相应的报酬。

1963年,诺贝尔物理奖公布,玛丽亚‧梅尔获得桂冠加冕。这是玛丽亚‧居里之后,第二位获奖的女性。她当年57岁,和德国物理学家约翰内斯•延森(Hans D. Jensen)、美国物理学家维格纳(Eugene Wigner)三人共同获奖。

可惜的是,这位一生为自己的研究场域奋战不懈的玛丽亚‧梅尔,获奖后不久中风,并且于1972年,67岁病逝。美国物理学会、阿贡国家实验室各自将一个奖项命名为玛丽亚‧梅尔(Maria Goeppert Mayer)以纪念她对于物理研究的开创性发现。

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