《吴健雄和宇称不守恒实验》阅读答案
时间:2016-10-22
吴健雄和宇称不守恒实验
李政道
1997年2月16日，杰出的物理学家吴健雄教授逝世了。她是20世纪最杰出的物理学家之一，在实验物理学研究上取得了伟大的成就，对当代物理学的发展起了极重要的推进作用。
健雄出生于1912年5月31日。1934年从中央大学毕业后，第一年在浙江大学，第二年在中央研究院物理研究所工作。1936年，到加州大学伯克利分校学习。在拿到物理学博士后，教了两年书，然后在普林斯顿大学作深入的研究。1944年，她加入哥伦比亚大学，以后一直在那里从事教学和研究。
吴健雄最重要的实验——守称不守恒实验是在1956年间进行的。在物理学中，宇称守恒是指，除了左右不一样以外，它们以后的发展应该完全一样。可是健雄的实验结果表明，宇称守恒的观点与自然现象是不符合的。
下面是健雄的回忆。
1956年早春的一天，李政道教授来到我的小办公室……他向我解释了τ-θ之谜,以及它如何引起在弱衰变中宇称是否守恒的问题。他说,如果τ-θ之谜的答案是宇称不守恒,那么这种破坏在极化核的β衰变的空间分布中也应该观察到;我们必须去测量赝标量……
在李教授的访问后,我把事情从头到尾想了一遍。对于一个从事β衰变物理的学者说来,去做这种至关重要的实验,真是一个宝贵的机会,我怎么能放弃这个机会呢?
那年春天,我的丈夫袁家骝和我打算去日内瓦参加一个高能物理国际会议,然后到远东去旅行讲学。我们两个都是在1936年离开中国的,正好是在20年前。我们已经预订了伊丽莎白王后号的船票。但我突然意识到,我必须立刻去做这个实验,在物理学界的其他人意识到这个实验的重要性之前首先去做。虽然我感到宇称守恒定律是错误的可能性不大,但是我迫切要作一个明确的测试。于是,我请求家骝让我留下,由他一个人去。幸好,他完全理解事情的重要性,同意一个人离开。
我跟她谈话是在1956年4月底5月初的时候，做这个实验需要低温务件，但她自己没有这样设备的实验室。于是，她写信给美国国家标准局低温组的领头人安布勒。安布勒7月份回信对健雄说，他要度假，9月份才回来。于是，从5月到9月之间，健雄就在哥伦比亚大学把探测的仪器做起来，同时生长硝酸铈镁晶体。到9月他们开始合作时，健雄的准备工作已经相当充分了。
到圣诞节末实验结果已经出来了，跟理论完全符合，按说应该可以发表了。但是，真正的实验科学家并不因为理论家说“very good”就完事了。在这之后还要重复再做，检查是不是有错误。1957年1月2日到8日，是宇称不守恒实验最困难的时候。霍普斯就睡在仪器旁，其他人住在旅馆。一有事就打电话，无论什么时候，马上就去实验室。
1月15日下午，哥伦比亚大学物理系召开了一个新闻发布会，宣布宇称守恒的基本定律出人意料地被推翻了。第二天，《纽约时报》的头版头条的标题是：“物理的基本概念被实验推翻”。这一新闻在公众中爆开，迅速传遍全世界。
我们对于物理世界的结构的认识的突然解放压倒了一切，沿着这一方向的科研活动以前所未有的步伐前进。
物理实验的发展常常与技术的进步联系在一起，有时甚至是同步的。宇称不守恒实验的情况则不同，当时它并没有受实验技术的制约，而是受到物理观念的制约。虽然，在过去有关β衰变的著作里，宇称等选择定则用得很多，也都与实验很符合，可是人们并不知道这些实验其实跟宇称守恒一点关系都没有。所以，当吴健雄的实验结果一出来，大家的观念变了。
1956年我和杨振宁在理论上建议了宇称不守恒，而实验上的确定是健雄做的。他的文章于40年前的2月15日发表在《物理评论》上。紧接着她的论文，加温、莱德曼和温里克发表了π的μ子衰变和μ子的电子衰变，得到了同样的结论。在同一卷的第1681页，还有特莱格迪和弗里德曼的文章，等等。在以后的半年之内，大概有几百个这方面的实验出来。
【相关链接】
①1957年的诺贝尔物理学奖颁发给了提出宇称不守恒理论的物理学家李政道、扬振宁，但是，没有颁发给在实验上确定这一理论的科学家吴健雄。原因是吴健雄这一实验是与美国国家标准局的其他几位科学家共同完成的，其中最主要的是安布勒。一些人认为没有他们的低温原子核极化技术，实验就不可能完成，把实验的功劳归于吴健雄是不公平的。（张田勘《诺贝尔奖的公平与不公平》）
②对于自己没有得到诺贝尔奖，吴健雄显得很坦然，“我的一生，全然投身于弱相互作用方面的研究，也乐在其中，我从来没有为了得奖而去做研究工作。”“但是，当我的工作因为某些原因而被人忽视，依然是深深地伤害了我。”今天的我们不难感受到言语间些许的遗憾，这位被称为“物理科学的第一夫人”的伟大女性、科学家把自己受到的伤害长久地、深沉地藏匿起来。（张守涛《名校大师鲜为人知的另一面》）
（1）下列对材料有关内容的分析和概括，最恰当的两项是（ ）（5分）
A.吴健雄事业心很强，当她意识到宇称不守恒实验的重要性，就马上做出决断，放弃旅行讲学等事情，全身心投入实验之中。
B．吴健雄的实验室没有做宇称不守恒实验的条件，于是她写信向安布勒求助，由于安布勒要度假，只好三个月后才开始实验。
C.1957年1月2日到8日，是宇称不守恒实验最困难的时候，晚上有的实验人员就睡在仪器旁，度过了这段时间实验结果就出来了。
D．宇称不守恒实验结果出来后，人们发现有关β衰变著作里与宇称等选择定则很符合的实验其实和宇称守恒无关，因此这些实验是有问题的。
E．这篇传记引用了吴健雄的一些回忆，交代了不易为人所指的细节，这些和作者了解的情况互相补充印证，收列了很好的效果。
(2)为什么说宇称不守恒实验是重大科学贡献？请结合材料简要分析。（6分）
(3)作者对吴健雄做宇称不守恒实验抱有怎样的态度？请结合材料并简要分析。（6分）
(4)对于自己没有获得诺贝尔奖，吴健雄是既坦然又遗憾，请谈谈你的看法。（8分）
参考答案
李政道
1997年2月16日，杰出的物理学家吴健雄教授逝世了。她是20世纪最杰出的物理学家之一，在实验物理学研究上取得了伟大的成就，对当代物理学的发展起了极重要的推进作用。
健雄出生于1912年5月31日。1934年从中央大学毕业后，第一年在浙江大学，第二年在中央研究院物理研究所工作。1936年，到加州大学伯克利分校学习。在拿到物理学博士后，教了两年书，然后在普林斯顿大学作深入的研究。1944年，她加入哥伦比亚大学，以后一直在那里从事教学和研究。
吴健雄最重要的实验——守称不守恒实验是在1956年间进行的。在物理学中，宇称守恒是指，除了左右不一样以外，它们以后的发展应该完全一样。可是健雄的实验结果表明，宇称守恒的观点与自然现象是不符合的。
下面是健雄的回忆。
1956年早春的一天，李政道教授来到我的小办公室……他向我解释了τ-θ之谜,以及它如何引起在弱衰变中宇称是否守恒的问题。他说,如果τ-θ之谜的答案是宇称不守恒,那么这种破坏在极化核的β衰变的空间分布中也应该观察到;我们必须去测量赝标量……
在李教授的访问后,我把事情从头到尾想了一遍。对于一个从事β衰变物理的学者说来,去做这种至关重要的实验,真是一个宝贵的机会,我怎么能放弃这个机会呢?
那年春天,我的丈夫袁家骝和我打算去日内瓦参加一个高能物理国际会议,然后到远东去旅行讲学。我们两个都是在1936年离开中国的,正好是在20年前。我们已经预订了伊丽莎白王后号的船票。但我突然意识到,我必须立刻去做这个实验,在物理学界的其他人意识到这个实验的重要性之前首先去做。虽然我感到宇称守恒定律是错误的可能性不大,但是我迫切要作一个明确的测试。于是,我请求家骝让我留下,由他一个人去。幸好,他完全理解事情的重要性,同意一个人离开。
我跟她谈话是在1956年4月底5月初的时候，做这个实验需要低温务件，但她自己没有这样设备的实验室。于是，她写信给美国国家标准局低温组的领头人安布勒。安布勒7月份回信对健雄说，他要度假，9月份才回来。于是，从5月到9月之间，健雄就在哥伦比亚大学把探测的仪器做起来，同时生长硝酸铈镁晶体。到9月他们开始合作时，健雄的准备工作已经相当充分了。
到圣诞节末实验结果已经出来了，跟理论完全符合，按说应该可以发表了。但是，真正的实验科学家并不因为理论家说“very good”就完事了。在这之后还要重复再做，检查是不是有错误。1957年1月2日到8日，是宇称不守恒实验最困难的时候。霍普斯就睡在仪器旁，其他人住在旅馆。一有事就打电话，无论什么时候，马上就去实验室。
1月15日下午，哥伦比亚大学物理系召开了一个新闻发布会，宣布宇称守恒的基本定律出人意料地被推翻了。第二天，《纽约时报》的头版头条的标题是：“物理的基本概念被实验推翻”。这一新闻在公众中爆开，迅速传遍全世界。
我们对于物理世界的结构的认识的突然解放压倒了一切，沿着这一方向的科研活动以前所未有的步伐前进。
物理实验的发展常常与技术的进步联系在一起，有时甚至是同步的。宇称不守恒实验的情况则不同，当时它并没有受实验技术的制约，而是受到物理观念的制约。虽然，在过去有关β衰变的著作里，宇称等选择定则用得很多，也都与实验很符合，可是人们并不知道这些实验其实跟宇称守恒一点关系都没有。所以，当吴健雄的实验结果一出来，大家的观念变了。
1956年我和杨振宁在理论上建议了宇称不守恒，而实验上的确定是健雄做的。他的文章于40年前的2月15日发表在《物理评论》上。紧接着她的论文，加温、莱德曼和温里克发表了π的μ子衰变和μ子的电子衰变，得到了同样的结论。在同一卷的第1681页，还有特莱格迪和弗里德曼的文章，等等。在以后的半年之内，大概有几百个这方面的实验出来。
【相关链接】
①1957年的诺贝尔物理学奖颁发给了提出宇称不守恒理论的物理学家李政道、扬振宁，但是，没有颁发给在实验上确定这一理论的科学家吴健雄。原因是吴健雄这一实验是与美国国家标准局的其他几位科学家共同完成的，其中最主要的是安布勒。一些人认为没有他们的低温原子核极化技术，实验就不可能完成，把实验的功劳归于吴健雄是不公平的。（张田勘《诺贝尔奖的公平与不公平》）
②对于自己没有得到诺贝尔奖，吴健雄显得很坦然，“我的一生，全然投身于弱相互作用方面的研究，也乐在其中，我从来没有为了得奖而去做研究工作。”“但是，当我的工作因为某些原因而被人忽视，依然是深深地伤害了我。”今天的我们不难感受到言语间些许的遗憾，这位被称为“物理科学的第一夫人”的伟大女性、科学家把自己受到的伤害长久地、深沉地藏匿起来。（张守涛《名校大师鲜为人知的另一面》）
（1）下列对材料有关内容的分析和概括，最恰当的两项是（ ）（5分）
A.吴健雄事业心很强，当她意识到宇称不守恒实验的重要性，就马上做出决断，放弃旅行讲学等事情，全身心投入实验之中。
B．吴健雄的实验室没有做宇称不守恒实验的条件，于是她写信向安布勒求助，由于安布勒要度假，只好三个月后才开始实验。
C.1957年1月2日到8日，是宇称不守恒实验最困难的时候，晚上有的实验人员就睡在仪器旁，度过了这段时间实验结果就出来了。
D．宇称不守恒实验结果出来后，人们发现有关β衰变著作里与宇称等选择定则很符合的实验其实和宇称守恒无关，因此这些实验是有问题的。
E．这篇传记引用了吴健雄的一些回忆，交代了不易为人所指的细节，这些和作者了解的情况互相补充印证，收列了很好的效果。
(2)为什么说宇称不守恒实验是重大科学贡献？请结合材料简要分析。（6分）
(3)作者对吴健雄做宇称不守恒实验抱有怎样的态度？请结合材料并简要分析。（6分）
(4)对于自己没有获得诺贝尔奖，吴健雄是既坦然又遗憾，请谈谈你的看法。（8分）
参考答案
