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1938年聖誕節前夕,在瑞典白雪皚皚的樹林裡的一段樹幹上,奧地利物理學家莉澤·邁特納和她最喜歡的侄子奧托·弗裡施——也是一位物理學家——在一堆廢紙上進行了一系列計算。他們這樣做是應德國同事的要求,他們面臨著一個謎團。實驗似乎表明,鈾原子在受到中子轟擊後會分裂成較輕的元素,而不是像所有人預期的那樣變成較重的元素。德國人向邁特納尋求解釋——她充分地提供瞭解釋。鈾確實在分裂,釋放出一股動能,與愛因斯坦著名的方程 E = mc2 完全一致。她和弗裡施為這個過程創造了“核裂變”這個術語。由此,原子時代開始了。
1982年8月29日,在這個非凡的突破近44年後——以及本週35年前——人工合成(即非天然存在)的放射性元素鐨首次被創造出來。這是迄今為止唯一一個以非神話人物的女性名字命名的元素,它是為了紀念邁特納這位放射性研究的真正先驅而命名的。
莉澤·邁特納(1878-1968)出生於奧地利維也納,在一箇中產階級猶太家庭的八個孩子中排行第三。儘管按照19世紀奧地利的標準,女孩的教育在14歲時就結束了,但莉澤繼續接受私人課程,並在1905年獲得了維也納大學的物理學博士學位;她是該機構第二位獲得該學位的女性。正是在這裡,她的大學教授路德維希·玻爾茲曼向她灌輸了“將物理學視為為終極真理而戰”的願景。這種願景將貫穿她的一生。
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在最初進行了一些關於放射性的工作後,1907年,她決定去柏林與馬克斯·普朗克合作。到達柏林後,邁特納有義務(根據大學對女性的政策)請求普朗克的許可才能參加講座。儘管普朗克猶豫不決(並指出她已經擁有博士學位),但他還是同意了。然而,邁特納也有興趣進行科學研究,並開始與奧托·哈恩合作。這是一個完美的搭配,哈恩是實驗化學家,邁特納是理論物理學家。
作為柏林大學化學研究所的助手,哈恩可以使用一些最好的設施。另一方面,邁特納沒有專業地位(因為她是女性),只允許在前木工的壁櫥裡工作,該壁櫥位於研究所的地下室;她唯一可以使用的廁所在街對面的一家餐館裡。最終,到1909年,普魯士的大學開始降低對女性的門檻,邁特納現在可以進入研究所的實驗室(以及新安裝的女士洗手間的便利)。
1958年,奧托·哈恩、哈特曼博士、莉澤·邁特納、維爾納·海森堡、西奧多·豪斯。圖片來源:ullstein bild Getty Images
哈恩和邁特納在放射性研究方面取得了巨大進展,這導致了一系列論文的快速發表:1908年發表了三篇論文,1909年發表了六篇。1912年,邁特納和哈恩搬到了新的威廉皇帝化學研究所;邁特納終於走出了木工的壁櫥。在這裡,邁特納作為“客座物理學家”無薪工作,一年後,她的職位變得永久。
1917年,她終於獲得了自己的物理學部門,薪水幾乎(但並不完全)與哈恩相當。大約在同一時間,邁特納和哈恩發現了同位素鏷,這為邁特納贏得了萊布尼茨獎章。1926年,邁特納成為德國第一位被任命為正式教授的女性。
到1938年,希特勒的統治最終迫使邁特納放棄她的工作並逃離德國,最終在斯德哥爾摩的諾貝爾物理研究所(瑞典皇家科學院)落腳,1924年諾貝爾獎獲得者曼內·西格班最近被任命為該研究所的主任。在這裡,她領著初級助手的工資,靠借來的錢住在一家小旅館裡。儘管邁特納被分配了實驗室空間,但她沒有被分配實際資源來組建自己的團隊,也沒有被要求加入西格班的研究小組(很可能是因為西格班對女性的偏見,而且——他比她年輕八歲——他只是認為她的科學方法過時了)。沒有合作者、裝置,甚至沒有允許她進入實驗室和工作室的自己的鑰匙,她的處境非常讓人想起幾年前在那個木工壁櫥裡的時光。她束手無策,無法開展工作。
儘管如此,她還是繼續與哈恩合作。事實上,與柏林的哈恩保持聯絡並不困難,因為郵件服務非常快捷,他們每天都互相寫信。然後在1938年11月,她和哈恩在哥本哈根會面(這在當時是一個保守的秘密,後來在哈恩的回憶錄中完全沒有提及),討論他們正在進行的專案。該專案以鈾的核反應研究為中心。自從恩里科·費米在1934年開創性工作以來,這件事就一直引起了邁特納的興趣。她將這個想法帶給了哈恩,並說服了他幾周,他最終才同意加入她。在她被迫離開德國之前的四年裡,一直是她在領導這項調查。
回到柏林後,哈恩和他的助手弗裡茨·斯特拉斯曼繼續他們的實驗。從斯特拉斯曼自己的話來看,很明顯邁特納仍然是該專案的指導力量,“幸運的是,L. 邁特納的意見和判斷在柏林對我們來說非常重要,以至於我們立即進行了必要的對照實驗。”他們的實驗似乎顯示了一個驚人的發現:鈾在受到中子轟擊後會分裂成較輕的元素。這怎麼可能呢?畢竟,該領域頂尖科學家此前約四年的工作表明,會產生較重的(超鈾)元素,而不是較輕的元素。哈恩難以置信地寫信給邁特納,“也許你能想出某種奇妙的解釋。”而她確實做到了。
儘管她對核裂變的發現做出了貢獻,並且多次獲得諾貝爾獎提名,但她從未獲得過諾貝爾獎(化學獎或物理學獎)。1944年,諾貝爾化學獎單獨授予了哈恩,以表彰他對核裂變的卓越發現。哈恩最初將這項工作稱為他、邁特納和斯特拉斯曼之間的合作努力,但他後來並將永遠堅持認為,這一發現完全是他和斯特拉斯曼所做的實驗化學的成果,甚至暗示物理學實際上阻礙了這一發現。
雖然邁特納應得的名聲被公然剝奪了,但她卻被不應有地與原子彈聯絡在一起。邁特納堅決反對核武器:“我絕不會參與炸彈!”事實上,她是唯一一位拒絕接受邀請前往洛斯阿拉莫斯參與原子彈研製的著名盟軍物理學家。
儘管如此,邁特納一生中還是獲得了許多榮譽:1949年馬克斯·普朗克獎章;普林斯頓大學、哈佛大學和其他美國大學的榮譽博士學位;1966年恩里科·費米獎(與哈恩和弗裡茨·斯特拉斯曼分享),僅舉幾例。
當然,還有鐨。
參考文獻
克羅珀,威廉·H. 偉大的物理學家:從伽利略到霍金的頂尖物理學家的生平和時代。 紐約:牛津大學出版社,2004年。
西梅,露絲·L. 莉澤·邁特納:物理學的一生。 伯克利:加州大學出版社,1997年。