破解原子核结构的“洋葱圣母”——玛丽亚·格佩特-迈耶

作者: 瞿立建

来源: 返朴

发布日期: 2022-02-21 08:12:07

玛丽亚·格佩特-迈耶是继居里夫人后第二位获得诺贝尔物理学奖的女科学家,她因发现原子核的核壳模型而获奖。玛丽亚出身学术世家,成长于科学圣地哥廷根,但因其性别在学术之路上饱受歧视。她凭借才智与毅力,最终赢得了世界的认可。

2022年2月20日是玛丽亚·格佩特-迈耶逝世50周年。1963年她因发现原子核的核壳模型而获诺贝尔物理学奖,也是继居里夫人后第二位获得诺贝尔物理学奖的女科学家,而直至2018年才出现第三人。玛丽亚的经历和成就极少被介绍。她出身学术世家,成长于科学圣地哥廷根,但此后的学术之路因其性别饱受歧视。但她最终凭借自己的才智与毅力,赢得了世界的目光。

玛丽亚·格佩特-迈耶以原子核结构的研究成为史上继居里夫人之后第二位获得诺贝尔物理奖的女科学家。玛丽亚·迈耶提出原子核具有类似洋葱一样的结构,物理学家泡利因此称呼迈耶为“洋葱圣母”。洋葱圣母的故事像洋葱一样令人流泪。2022年2月20日是她去世50周年的忌日,特发此文,以纪念之。

玛丽亚·格佩特,于1906年6月28日生于德国西里西亚省的卡托维兹(现属于波兰)。玛丽亚的家庭是学术世家,到他的父亲,连续六代都是大学教授。玛丽亚的父亲弗里德里希·格佩特是儿科医生,1910年,玛丽亚四岁的时候,他获得了哥廷根大学副教授的职位,带领一家人搬到哥廷根——德国著名的大学城。

弗里德里希很注意培养自己的独生女的科学兴趣。玛丽亚3岁半的时候,父亲给她解释为什么会有月圆月缺的现象。玛丽亚7岁的时候,父亲给她制作观察日食的透镜,并耐心和细致地讲解日食的原理。他还带女儿去采石场挖化石,到森林里认识植物。

玛丽亚小时候就患有头疼的毛病,这个毛病伴随了她一生。弗里德里希作为儿科名医生也看不好自己女儿的病。他激励女儿,“我已经尽力治你的病了,尝试了所有的选择,但都失败了,现在已经没有了选择。但是,你还有两个选择,一是,做这个病的手下败将,给自己贴上病号的标签;二是,坚强起来,无视疾病,正常生活。”玛丽亚坚定地选择了后者。

1924年,玛丽亚考入哥廷根大学,开始走向学术之路。大学时光,玛丽亚最开始的想法是女承父业,学医。她的父亲跟她分析,说她的个性不适合学医。玛丽亚决定学数学。她自己对数学感兴趣,哥廷根又是数学的圣地。玛丽亚选了玻恩所教的所有课程,以卓越的课堂表现打动了玻恩。玻恩邀请她参加自己的研讨班。很快,玛丽亚就成为玻恩最喜欢的学生。

玛丽亚对物理的兴趣与日俱增,在1927年转学物理学。玛丽亚这么认识数学和物理学:“数学很大程度上是解题……物理学也需要解题,但物理学里的题目来自自然,而不是人的头脑。”更重要的是,玛丽亚对新生的量子力学特别感兴趣。

1930年1月,玛丽亚和乔举行了结婚典礼,玛丽亚从此冠了夫姓。蜜月之后,玛丽亚专心完成毕业论文。玛丽亚的博士论文是一项理论工作,预言原子或分子可以同时吸收两个光子而跃迁到高能级。玛丽亚的理论到1960年代激光发明之后得到实验验证。1930年3月,玛丽亚通过答辩和最后的考试,获得博士学位。

1930年愚人节这天,迈耶夫妇抵达美国。乔·迈耶获得了约翰斯·霍普金斯大学的教职,但令他们失望的是,玛丽亚不能获得教职。这是当时美国大学的风气,不给教授的夫人和亲属提供付薪职位,所谓的反裙带主义;再加上大萧条,大学能提供的职位就更少了。

1937年,玛丽亚怀了第二个孩子,她感觉挺着肚子上课不方便,决定不再上课,便与丈夫合写一部统计力学的教科书。玛丽亚怀着孩子写书的时候,他的丈夫乔却被大学裁员了。大萧条之下,霍普金斯财务状况太差了,校长决定把工资高的教授都裁掉。这并没有给迈耶夫妇带来困难,因为芝加哥大学和哥伦比亚大学马上就送来了聘书。乔选择了哥伦比亚大学。他们的第二个孩子出生后,便动身北上纽约。

在哥伦比亚大学,乔的薪水比在约翰·霍普金斯大学时期翻了一倍,但玛丽亚的状况不仅没改善,反而更加艰难。这不仅因为外部经济环境,更糟糕的是,哥伦比亚大学有着浓厚的歧视女性的氛围。哥伦比亚大学大牌教授、核物理学家拉比就说,女性的神经结构就天生不适合做科学,她们也可以做出好的科学,但不可能做出伟大的科学。

1941年12月,玛丽亚要去一所女子大学莎拉·劳伦斯学院面试一个兼职工作。

面试官问:学科学与学烧炉子一样重要吗?玛丽亚没想到会有人问这样一个问题,反问道:学生学会读书认字就是为读菜谱吗?玛丽亚通过了面试,接受了科学综合课的教学工作,这是一门将物理、化学、天文等融为一体的课程。虽然课堂的理念比较先进,教学的水平很高超,课堂状况却比较拉垮,女生们一边织毛衣一边听课。这竟然是她平生第一个有正式薪水的工作。

1946年,迈耶夫妇也来到芝加哥大学。在芝加哥大学,玛丽亚的身份是“志愿副教授”,不久提升为“志愿教授”,依然是没有薪水的工作。不过,这次不一样了,玛丽亚对此毫不在意,因为她在这里不仅没人歧视她,每个人都仰慕她,每个人都了解她的水平。

1954年,芝加哥大学原子核研究所的灵魂人物费米去世,研究所随之分崩离析,科学家们相继离开了芝加哥大学。1959年,加州大学圣迭戈分校向迈耶夫妇发出聘任邀约。芝加哥大学知道后,立即做出决定,聘任玛丽亚为正式教授,但被婉拒。迈耶夫妇决定到加州大学圣迭戈分校任职,1960年玛丽亚终于成为拿全薪的正式教授,这一天距离她博士毕业已经30年了!

1963年,玛丽亚与延森和她在哥廷根的老师维格纳共同获得诺贝尔物理奖,成为继居里夫人之后第二位获得诺贝尔物理奖的女性。1966年,玛丽亚发表了平生最后一篇论文。1972年2月20日,玛丽亚·格佩特-迈耶因心脏病去世,享年66岁。

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