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她是奠基“核裂变”理论的物理学家,却拒绝了曼哈顿方案

在人类探究核能的道路上,群星灿烂,莉泽·迈特纳是耀眼的一颗。她从普朗克和哈恩两位物理学咱们的帮手开端,一步一步成为德国榜首位物理学教授,初次引入了“核裂变”的概念,并在学术巅峰,回绝参与将核能用于战役的曼哈顿方案。

“她历来没有失掉自己的特性和人道”,香港城市大学讲座教授陈关荣撰文回想了这位核物理学家的终身。

撰文| 陈关荣

她是一位奥地利出世的核物理学家、德国前史上榜首位物理学女正教授、奥地利科学院榜首位女院士,名叫莉泽·迈特纳 (Lise Meitner, 1878.11.7-1968.10.27)。

众所周知,元素周期表中后来呈现的一些元素都以留念巨大科学家的方法命名。例如第96号元素锔 (Curium,Cm) 留念居里配偶 (Curie) ,第99号元素锿 (Einsteinium,Es) 留念爱因斯坦 (Einstein) ,第104号元素鈩 (Rutherfordium,Rf)

留念卢瑟福 (Rutherford) ,等等。1994 年 5 月,世界纯粹与应用化学联合会把第 109 号元素命名为? (Meitnerium,Mt) ,以留念这位物理学家迈特纳。

物理学家莉泽·迈特纳

1878年11月7日,莉泽出世在奥地利首都维也纳一位犹太律师家里,小名叫爱丽斯 (Elise) ,在家里八个孩子中排行第三。因为其时的高级中学不承受女生入学,迈特纳在一个私立学校就读。1901年她通过考试在维也纳科学院高级中学取得了结业证书。同年,她进入维也纳大学,研读物理、数学和哲学。大学后期,迈特纳在路德维希·玻尔兹曼 (Ludwig Boltzmann) 指导下研讨放射性物理。1906 年,她以题为《不均匀物质中的热导》博士论文结业,成为维也纳第二位女博士,也是世界上第二位物理学女博士 (榜首位是柏林大学的 Elsa Neumann,1899年)。接着,她在维也纳大学理论物理研讨所作业了一年。1907 年,她来到其时的普鲁士帝国首都柏林,在弗里德里希·威廉大学作业。她的导师是马克斯·普朗克 (Max Planck) 和后来协作了三十多年的化学家奥托·哈恩 (Otio Hahn,1879-1968) 。哈恩是两位英国诺贝尔化学奖得主拉姆齐 (William Ramsay) 的博士生和卢瑟福 (Ernest Rutherford) 的博士后。他自己其时也因发现了几种放射性元素而声名鹊起。那个时代的普鲁士不允许女子进入大学承受高级教育和担任高级职务,迈特纳只能以“无薪帮手”身份在哈恩的化学研讨所试验室研习和作业。不论怎么,迈特纳和哈恩协作得十分愉快。迈特纳说:“哈恩和我年岁相仿,而且落拓不羁。我察觉到,不论我需求知道什么,都能够尽量地去问询他。何况他在放射性范畴声誉卓著,我信任他能够教我许多学识。”事实上,迈特纳参与作业后不久就开端与哈恩联名宣布科学论文。记载标明,1908年他们一同宣布了3篇论文,接着1909年又一同宣布了6篇,尔后几年一贯没有间断过。

哈恩和迈特纳在柏林皇家威廉研讨院化学试验室作业在1911年建立的榜首批研讨所之一)

1912年起,迈特纳一同兼任普朗克的助教,为学生改作业。迈特纳回想说:“他很亲热地接收了我,不久后还约请我到他家。榜首次前往拜访时,他对我说:你已经是博士了,还希冀什么呢?我回答说,我希望能更真确地了解物理。但他只讲了些客气话,并没有持续深化论题。我天然以为他对女学生没有太高点评。不过在其时,人们大约也都是这么想的。”在普朗克那里,迈特纳仍然无薪作业,直到1913年成为化学研讨所的正式成员。普朗克是继玻尔兹曼之后对迈特纳发生最重要影响的物理学家,后来成为她的良师益友。1914年,榜首次世界大战迸发。哈恩奔赴前线,参与了研讨应对毒气兵器的作业。迈特纳也加入了奥地利战地医院,当了一名 X 光检测护理并担任照顾伤兵。

1917年战役行将完毕时,迈特纳回到柏林并在皇家威廉研讨院建立了物理系一同担任系主任至1938年。期间,1922年她取得了柏林大学教授的职位,1926年成为出色教授。她是德国榜首位物理学女正教授。

1918年战役完毕后,哈恩重返试验室,持续与迈特纳协作。很快,他们一同发现了后来定为91号的放射性元素镤 Protactinium-231 (Pa)。这元素最早在 1913 年由波兰美籍化学家法扬斯 (Kasimir Fajans) 和帮手戈林 (Oswald Go?hring) 发现,但 Pa-231 是本家元素中寿数最长的同位素。这段时间里,迈特纳自己很多的研讨是关于α射线和β射线的探究,提醒了放射性的实质以及对其他元素的影响。1924年,普鲁士科学院颁布迈特纳 Leibniz 奖章以赞誉她的科学奉献。

1924年至1938年期间,哈恩与两位帮手迈特纳和斯特拉斯曼 (Fritz Strassmann) 效果累累,相继发现了好几种放射性蜕变元素。

但是,到了 1938 年,第二次世界大战行将迸发。这时德国吞并了奥地利,让迈特纳变成了德国公民并因犹太人身份而生命遭到要挟。她所以脱离德国,经荷兰和丹麦来到了瑞典。经尼尔斯·玻尔 (Niels Bohr)帮忙,迈特纳进入了瑞典科学院 (Svenska Akademien) 试验室,在那里作业至1946年。1947年,迈特纳转到了瑞典皇家工学院,领导一个核物理学小组持续做试验研讨。她后来成为了瑞典公民。

在瑞典,迈特纳一贯保持着与哈恩书信上的学术讨论和沟通。1938年夏天,哈恩在一封信里说他和斯特拉斯曼发现了一个原子核“决裂”现象,并猜想铀 (Uranium-239,U) 决裂后变成钡 (Barium,Ba) 和锝(Technetium,Tc),对此很想听听迈特纳的定见。通过半年多的试验研讨,1939垂暮特纳和侄子奥托·弗里施 (Otto Frisch) 联名在《天然》杂志宣布了一篇题为“中子导致的铀裂变:一种新的核反响”的论文,完美地解说了哈恩观察到的“决裂”现象。文章粗心是,裂变后各原子核的总质量比裂变前的铀核质量小,而这个小小的质量差转变为能量。按爱因斯坦相对论的公式 = 2,她们计算出每个裂变原子核开释出 2 亿电子伏特的能量,约为 TNT 爆破时所开释能量的二千万倍。她们把这个进程叫做fission,并引进了“核裂变” (nuclear fission) 的概念。这一前史标明,迈特纳和弗里施是世界上最早从理论和试验中知道原子核裂变能够开释出极端巨大能量的科学家。听说迈特纳将新发现告知玻尔后,玻尔为自己失掉了良机而顿足不已:“啊,咱们真蠢呀!”其时玻尔是如此的激动,简直耽误了他前往美国的轮船。到美国后,玻尔把音讯告知了芝加哥大学的恩利克·费米 (Enrico Fermi) 。随后,1942 年费米就在美国建立了世界榜首台可控核反响堆。

玻尔和迈特纳

1939年,第二次世界大战迸发。交兵两边的武士政客和科学家都意识到能够运用核裂变制作威力巨大的炸弹,别离开端隐秘研发。1943年,迈特纳接到同盟国研发核兵器的曼哈顿方案的约请,让她去美国从事原子弹研发。她断然回绝了,说:“我和炸弹毫无关系。”多年今后,她自感欣喜,说:“作为物理学家,我没有一丁点愧对良知的当地。”

1944年,哈恩荣膺诺贝尔化学奖。惋惜的是,诺贝尔奖委员会把具有平等奉献的两名帮手迈特纳和斯特拉斯曼给遗忘了。哈恩自己当然清楚迈特纳和斯特拉斯曼的奉献,因而在承受诺贝尔奖的讲演中提及:“我在铀发生钡的榜首篇文章宣布后,莉泽·迈特纳和奥托·弗里施当即宣布了一篇快讯,运用玻尔的核模型,提醒了这一现象可能是因为重核割裂为两个轻核,总电荷数与裂变前相同。迈特纳和弗里施也从元素质量亏本曲线估量了这一反响开释出来的巨大能量……迈特纳和弗里施很快就证明了,曾经以为是超铀元素的那些放射性产品实际上并不是超铀元素,而是割裂时发生的碎片……‘核裂变’这一术语来自迈特纳和弗里施。”哈恩还把 121,000 瑞典克朗奖金中的 10,000 克朗分给了斯特拉斯曼,别的把更大一部分分给了迈特纳。不过迈特纳将这笔金钱悉数捐给了爱因斯坦掌管的原子物理学家赞助委员会 (Aid Committee for Atomic Physicists)。

但是,后来哈恩在许多大众活动和讲演中并不提及迈特纳和斯特拉斯曼。这让迈特纳感到悲伤。她在写给朋友的信中说:“当发现哈恩在访谈中彻底没提起我,也没讲到咱们协作三十年的事,我适当伤心。”两人长时间的协作和友谊从此呈现了裂缝。但她“历来不会当面说一句让哈恩尴尬的话”。后来,迈特纳被数次提名诺贝尔奖,其间一次由哈恩引荐,都无果而终。

1945年第二次世界大战完毕后,尽管哈恩屡次约请迈特纳回德国作业,但她都婉言回绝了。她和哈恩在关于二战的观念上有不合:哈恩着重德国人在战役期间遭到纳粹的压榨、盟军对德国的占据和战后德国人日子的艰苦,而迈特纳则打击纳粹的罪过并斥责德国给其他国家带来的灾祸。在这些方面她对哈恩持批评态度。其时哈恩在德国以致世界科学界威望极高,迈特纳则渐渐远离科学界的中心圈子,因而两人渐行渐远。不过他们都对立制作和运用核兵器,在这个基本点上共同,因而两人并没各奔前程。哈恩在回想录中坚称迈特纳是他的一生好朋友。

在1950-1960时代,迈特纳经常回德国,后期不时去看望哈恩和他的家人。1962年,迈特纳和哈恩重逢于柏林“哈恩-迈特纳研讨院”时,留下了一张名贵的“一笑泯恩仇”相片。

1962年重逢于柏林“哈恩-迈特纳研讨院”

1945年,迈特纳被选为瑞典科学院外籍院士,1951年入籍后转为院士。1946年,68岁的迈特纳应邀拜访美国,到哈佛、普林斯顿、哥伦比亚等闻名院校讲演,顺访了爱因斯坦、费米、拉比、查德威克、杨振宁、李政道等诺贝尔奖得主以及外尔等闻名数学家,与时任总统杜鲁门共进晚餐,还被美国新闻界评为“年度妇女” (Woman of the Year) 。迈特纳在1947年荣获维也纳科学奖并当选为奥地利科学院院士,成为奥地利榜首位女院士。尔后,她于1949年荣获德国物理学会普朗克奖章并当选为英国皇家学会外籍院士,1955年获德国化学会哈恩奖,1957年取得德国总统特颁布的德国科学家最高荣誉奖,1960年被美国科学与艺术学院推选为荣誉外籍院士。1966年,迈特纳与哈恩和斯特拉斯曼三人共享了美国原子能委员会颁布的费米奖。此外,迈特纳还取得美国和瑞典几所大学的荣誉博士学位。

奥地利和德国发行的丽泽·迈特纳留念邮票

迈特纳的个人日子一贯简略平平。她一生不婚,喜爱独处,并没有留下逸闻绯闻。据哈恩和普朗克回想,迈特纳作业极端专注,也十分吃苦。她自己说过:“我爱物理,很难幻想日子中没有了物理睬怎样。”

1960年,82岁的迈特纳移居到英国剑桥,与她侄子弗里施的一家人同住。1968年7月28日,哈恩逝世。为了防止迈特纳伤心,一直没有人把坏音讯告知她。同年10月27日,迈特纳也与世长辞了。两人都享年90岁。迈特纳被安葬在英国 Hampshire 一个小村落Bramley 的 St. James Parish 教堂墓地,与她1964年逝世的弟弟 Walter 的墓相邻。

有感于迈特纳一生致力于和平运用由她发现的核裂变物理效果,后人在她的石碑刻上悼唁:“一个历来都没有失掉她自己人道的物理学家”(A physicist who never lost her humanity)。

莉泽·迈特纳的石碑

迈特纳逝世今后,月亮和金星上别离有了以迈特纳命名的土坑,太阳系第6999号小行星也有了自己姓名迈特纳。2000年,欧洲物理学会设立了核科学的莉泽·迈特纳奖。2006年,瑞典也设立了迈特纳物理奖。此外,奥地利和德国物理学会都别离设立了莉泽·迈特纳学术讲座系列,以及美国高级研讨基金会的一个首要核能项目也以迈特纳来命名。

“我爱物理,很难幻想日子中没有了物理睬怎样。”——莉泽·迈特纳

莉泽·迈特纳的塑像

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