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(xué)家吳健雄教授逝世了。她是20世紀(jì)最杰出的物理學(xué)家之一，在實驗物理學(xué)研究上取得了偉大的成就，對當(dāng)代物理學(xué)的發(fā)展起了極重要的推進(jìn)作用。

健雄出生于1912年5月31日。1934年從中央大學(xué)畢業(yè)后，第一年在浙江大學(xué)，第二年在中央研究院物理研究所工作。1936年，到加州大學(xué)伯克利分校學(xué)習(xí)。在拿到物理學(xué)博士后，教了兩年書，然后在普林斯頓大學(xué)作深入的研究。1944年，她加入哥倫比亞大學(xué)，以后一直在那里從事教學(xué)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(jìn)行的。在物理學(xué)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(yīng)該完全一樣。可是健雄的實驗結(jié)果表明，宇稱守恒的觀點(diǎn)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(yīng)該觀察到;我們必須去測量贗標(biāo)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(xué)者說來,去做這種至關(guān)重要的實驗,真是一個寶貴的機(jī)會,我怎么能放棄這個機(jī)會呢?

那年春天,我的丈夫袁家騮和我打算去日內(nèi)瓦參加一個高能物理國際會議,然后到遠(yuǎn)東去旅行講學(xué)。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(yù)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(xué)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(wù)件，但她自己沒有這樣設(shè)備的實驗室。于是，她寫信給美國國家標(biāo)準(zhǔn)局低溫組的領(lǐng)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(xué)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(zhǔn)備工作已經(jīng)相當(dāng)充分了。

到圣誕節(jié)末實驗結(jié)果已經(jīng)出來了，跟理論完全符合，按說應(yīng)該可以發(fā)表了。但是，真正的實驗科學(xué)家并不因為理論家說“very good”就完事了。在這之后還要重復(fù)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(xué)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(biāo)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(jié)構(gòu)的認(rèn)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(jìn)。

物理實驗的發(fā)展常常與技術(shù)的進(jìn)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(dāng)時它并沒有受實驗技術(shù)的制約，而是受到物理觀念的制約。雖然，在過去有關(guān)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(diǎn)關(guān)系都沒有。所以，當(dāng)吳健雄的實驗結(jié)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(jié)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(nèi)，大概有幾百個這方面的實驗出來。

【相關(guān)鏈接】

①1957年的諾貝爾物理學(xué)獎頒發(fā)給了提出宇稱不守恒理論的物理學(xué)家李政道、揚(yáng)振寧，但是，沒有頒發(fā)給在實驗上確定這一理論的科學(xué)家吳健雄。原因是吳健雄這一實驗是與美國國家標(biāo)準(zhǔn)局的其他幾位科學(xué)家共同完成的，其中最主要的是安布勒。一些人認(rèn)為沒有他們的低溫原子核極化技術(shù)，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。”“但是，當(dāng)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(xué)的第一夫人”的偉大女性、科學(xué)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(guān)內(nèi)容的分析和概括，最恰當(dāng)?shù)膬身検牵?）（5分）

A.吳健雄事業(yè)心很強(qiáng)，當(dāng)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(xué)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(jié)果就出來了。

D．宇稱不守恒實驗結(jié)果出來后，人們發(fā)現(xiàn)有關(guān)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(guān)，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(xì)節(jié)，這些和作者了解的情況互相補(bǔ)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(xué)貢獻(xiàn)？請結(jié)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(jié)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?wù)勀愕目捶�。�?分）

第Ⅱ卷 表達(dá)題

五、語言文字運(yùn)用（20分）

13．下列各句中加點(diǎn)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(qiáng)調(diào)感化與懲戒并舉、引導(dǎo)與規(guī)訓(xùn)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(diǎn)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(jī)關(guān)尚未下結(jié)論，輿論反應(yīng)強(qiáng)烈，網(wǎng)絡(luò)上出現(xiàn)了各種“帽子”滿天飛的情況，各種猜疑風(fēng)生水起，熱鬧非常。

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

⑤一湖一塔何以負(fù)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(xué)習(xí)的榜樣，我們要從善如流，以他們?yōu)闃?biāo)桿，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(xué)研判經(jīng)濟(jì)增長形勢，才能理性解讀宏觀經(jīng)濟(jì)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(yīng)對措施，通過結(jié)構(gòu)調(diào)整引領(lǐng)新常態(tài)。

B．為解決義務(wù)教育失衡問題，各地政府通過探索各種辦學(xué)模式，優(yōu)質(zhì)教育資源得到了擴(kuò)充，一定程度上緩解了優(yōu)質(zhì)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(shù)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(biāo)準(zhǔn)逐步回歸到對藝術(shù)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(dāng)?shù)囊唤M是（ ）（3分）http://www.xuecan.net/ 

一般來說， ① 填了服從“調(diào)劑”的考生的高考成績達(dá)到學(xué)校在其所在地的錄取分?jǐn)?shù)線， ② 未達(dá)到所填報專業(yè)的錄取分?jǐn)?shù)線，在愿意服從專業(yè)調(diào)劑的前提下，考生 ③ 被調(diào)至沒有報考 ④ 還未錄取滿額的專業(yè)。 ⑤ 有些學(xué)校的某些專業(yè) ⑥ 錄取有相關(guān)專業(yè)志愿的考生，不接受調(diào)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(bǔ)寫恰當(dāng)?shù)恼Z句，使整段文字語意完整連貫，內(nèi)容貼切，邏輯嚴(yán)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(jié)果。從傳統(tǒng)釀造工藝到現(xiàn)代微生物發(fā)酵技術(shù)，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(zhuǎn)化為醋。但事實上， ② ，不到1%。生活在我們體內(nèi)的微生物細(xì)胞和基因組數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)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(nèi)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(yīng)號召從北京軍區(qū)轉(zhuǎn)業(yè)到新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)屯墾戍邊。半個多世紀(jì)以來，面對多次調(diào)離邊境、與家人團(tuán)聚的機(jī)會，以及物質(zhì)、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。”事實上，空曠無比的孤獨(dú)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?zāi)�？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(nèi)容及含意，選好角度，確定立意，明確文體，自擬標(biāo)題；不要套作，不得抄襲。