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    校园动态

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    吴健雄史料征集 Physics Today再次聚焦南大校友吴健雄

    发布时间:2025-04-26 点击次数: 作者:张程宁 来源:机关单位在奋进

    国际物理核心期刊《今日物理》(Physics Today)杂志于4月期刊首篇,刊登编辑部精选的部分读者对发表于2024年12月《今日物理》封面文章“吴健雄在粒子物理方面的开创性实验”的评价及作者的回复,并以:“吴健雄专题文章的澄清说明”为题。

    自2024年12月《今日物理》将文章“吴健雄在粒子物理方面的开创性实验”作为封面文章发表以来,作者与编辑部陆续收到了大量读者反馈。《今日物理》在如此短时间内迅速回应,并将读者来信与作者回复作为当期首篇文章刊登,充分体现了该文所引发的广泛关注,尤其是吴健雄及其学生在验证量子纠缠方面所做实验的重大科学意义与深远影响。

    现将《今日物理》刊登的叁位读者来信的摘要译成中文,以飨中文读者。

    第一位读者是位于美国新墨西哥州首府阿尔伯克基的桑迪亚国家实验室的资深科学家Peter J. Feibelman。他指出,文章中提到“Elena Aprile是继吴健雄之后,四十多年间加入哥伦比亚大学物理系的第二位女性”这一说法并不准确。Feibelman表示:“他在上世纪60年代就读于哥伦比亚大学时,曾修过吴健雄教授的核物理课程,同时也上过一门大家亲切称为‘Lucy Lab’的实验课,该课程由Lucy J. Hayner设计并指导。”

    Elena Aprile是哥伦比亚大学物理系教授、美国国家科学院院士、美国人文与科学院院士。2022年9月24日,她曾出席由美中物理学会联合主办、全美南京大学校友会承办的纪念吴健雄国际学术论坛,并在现场向作者表示,她是第二位获得哥伦比亚大学物理系教授职位的女性。

    第二位读者是加州大学伯克利分校劳伦斯国家实验室的资深科学家Robert N. Cahn,他指出:

    “由甘骏晖、张程宁与冯达旋合著的文章《吴健雄在粒子物理领域的开创性实验》(刊登于《Physics Today》2024年12月,第28页)有助于纠正科学界长期以来未能充分认可吴健雄诸多成就的失误。”

    同时Robert N. Cahn表示:“文章虽对她对于隐藏变量理论的检验略有提及,但仍需更完整的参考文献说明。”

    为此,他介绍了有关隐藏变量理论的一些背景:“在John Bell于1964年发表著名论文,推导出局域隐藏变量理论必须满足的不等式之后,John Clauser、Michael Horne、Abner Shimony和 Richard Holt撰写的一篇论文提出了一个可行的实验方案来检验这些贝尔不等式。Clauser当时是加州大学伯克利分校的博士后,他将这个构想带给当时仍是研究生、师从Eugene Commins的Stuart Freedman。Stuart Freedman将该实验作为博士论文完成,并于1972年发表在《物理评论快报》(Physical Review Letters)上。这项实验为局域隐藏变量理论提供了强有力的反证。”

    最后,Robert N. Cahn总结道:“正如甘、张、冯三位作者在文中指出,Alain Aspect、John Clauser和 Anton Zeilinger因‘在纠缠光子实验中证实贝尔不等式被违反,并开创量子信息科学’而荣获2022年诺贝尔物理学奖。然而遗憾的是,吴健雄因去世,未能因她早期对于量子纠缠的实验获得诺贝尔奖;同样,John Bell与 Stuart Freedman也因去世而未能因他们的重要实验成就而获此殊荣。但他们工作的重大意义,已通过2022年授予Aspect、Clauser和Zeilinger的诺贝尔奖而得到间接承认。”

    针对Robert Cahn的评论,文章作者的回复是:

    应当肯定John Bell和Stuart Freedman的贡献,正如应当肯定吴健雄的贡献一样——他们的工作为Alain Aspect、John Clauser和 Anton Zeilinger最终获得诺贝尔奖奠定了基础。我们希望特别指出,吴健雄与Irving Shaknov是最早通过实验确证量子纠缠的科研人员。考虑到吴-Shaknov的实验距阿尔伯特·爱因斯坦(Albert Einstein)、Boris Podolsky 和Nathan Rosen在著名的EPR论文中首次提出量子纠缠概念仅约十五年,我们认为,这项工作本身就值得获得诺贝尔奖。

    第三位读者是美国普渡大学天文和物理系教授Stephen M. Durbin。他在文中表示:“在引人入胜的文章《吴健雄在粒子物理领域的开创性实验》中,作者对一项检验John Wheeler预测的实验结果描述有误。他们提到普渡大学的Ernst Bleuler和Helmut Bradt测量了电子–正电子对衰变产生的伽马射线中,垂直偏振与平行偏振的比值为2.1±0.64,此数据不确定性较大。然而,这一比值只是某一次实验的结果;他们最终发表的综合测量结果是一个更加可靠的1.9±0.3。

    考虑到奥丑别别濒别谤最初预测该比值最大为1.100,而后来的理论学者修正其错误后,针对叠濒别耻濒别谤与叠谤补诲迟所采用的实验设置计算出比值应为1.7,那么叠濒别耻濒别谤与叠谤补诲颈迟至少应被认可为揭示了奥丑别别濒别谤在数学上的错误,并为新理论的正确性提供了支持。

    吴健雄和她的研究生Irving Shaknov巧妙地使用了最新的闪烁探测器技术(取代盖革计数器),测得的比值为2.04±0.08,而修正后的理论预测其实验设置下的比值为2.00。科学界普遍接受了这一结果,认为它证实了Wheeler提出的电子–正电子对来自角动量为零的态的设想。值得注意的是,Wheeler当时并未提及‘纠缠’,其重要性直到多年后才被人们认识到。”

    针对Stephen Durbin的评论,文章作者的回复是:

    我们也认为Ernst Bleuler与Helmut Bradt所做的实验努力不应被忽视。John Wheeler在其论文中并未提及“纠缠”一词,吴健雄与Irving Shaknov在其文中也未使用这个术语。当他们于1950年发表实验结果时,“纠缠”尚未成为科学界普遍接受的术语。要在75年前完成那样的实验,吴健雄必须具备远超时代的科学视野。我们相信,她在思想中已经具备了“纠缠”的概念。

    除了《今日物理》编辑部所遴选的三位读者来信外,罗格斯大学物理与天文学系的资深教授 Peter Lindenfeld的评论也发人深省。Lindenfeld教授现已百岁高龄,是目前所知唯一一位曾亲眼见过并与吴健雄及其学生Irving Shaknov共事过的人。

    他在写给文章作者的信中提到:“我从1948年起在哥伦比亚大学攻读研究生,头两年在Pupin楼的地下室工作,吴健雄的实验室也设在那里。我就是在那段时间认识了绰号为‘Spike’的Irving Shaknov,他是我的同学。”

    Peter Lindenfeld教授在谈及“吴健雄之所以闻名,首先是因为她领导了宇称不守恒实验,而近年来由于人们重新关注她与Shaknov的实验,她的声誉再度受到重视”的同时,也提及吴健雄另一个不广为人知的重要实验。

    “但有一项实验,据我所知,完全是吴健雄独立构思并亲自开展的,具有深远的科学影响,却在今天很少被提及。

    费米的β衰变理论提出于1934年,但当时的实验数据并不支持该理论,因此后续出现了若干拟合实验结果的替代理论,其中最常被引用的是碍辞苍辞辫颈苍蝉办颈和鲍丑濒别苍产别肠办提出的模型。

    吴健雄对这些实验数据持怀疑态度。她与一位学生(名字我一时想不起来)共同开展研究,证明这些观察到的谱线之所以与费米理论不符,是由于样品本身的自吸收效应,也就是说,辐射在样品内部传播过程中被部分吸收。当样品被制成足够薄之后,所测得的能谱便逐渐趋近于费米理论所预言的形式,而这一结果也逐渐被学术界广泛接受,成为标准理解。

    这是吴健雄的原创性设想,并在她一贯严谨细致的风格下与学生一同完成。这一成果,完全称得上是诺贝尔奖级别的工作。”

    希望通过与读者的深入互动,能够更加全面地认识和了解吴健雄在科学探索道路上的非凡经历,也让世人更充分地认识她对科学事业乃至整个人类社会所作出的杰出贡献。


    征集活动

    吴越春秋浣纱女,

    健行时空高能理。

    雄辩瞬间核聚变,

    赞美东方丽人杰!

           ——田吉民

    量子纠缠现象发现76年以来,吴健雄对物理研究的踏实严谨与对科学真理的不懈追求始终激励着后人。在南京大学123周年校庆来临之际,张程宁会长多次聚焦吴健雄的历史贡献,撰文并发表于权威期刊,增添了庆典氛围。

    为挖掘先辈故事、传承南大精神,现面向南京大学在校师生、海内外校友、关心和支持南京大学发展的社会各界人士发起征集活动。

    征集内容包括但不限于:与吴健雄相关的历史故事、影像资料等,您可通过点击文末“阅读原文”/扫描下方二维码,或将相关材料发送至邮箱苍别飞蝉蔼苍箩耻.别诲耻.肠苍(请注明联系方式)进行投稿。感谢您的支持!


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