

在讲述原子弹制造过程的电影《奥本海默》(Oppenheimer)中,加州大学伯克利分校(University of California, Berkeley)的物理学家路易斯·阿尔瓦雷斯(Luis Alvarez)一边理发一边看报纸的场景令人难忘。突然,阿尔瓦雷斯从座位上跳起来,奔向他的同事,理论物理学家j·罗伯特·奥本海默。
“Oppie !Oppie !他喊道。“他们做到了。德国的Hahn和Strassmann。他们分裂了铀核。他们分裂了原子。”
这句话指的是两位德国化学家奥托·哈恩和弗里茨·斯特拉斯曼,他们在1939年不知不觉地报告了核裂变的演示,即原子分裂成更轻的元素。这一发现是曼哈顿计划的关键,该计划是由奥本海默领导的美国绝密计划,旨在开发第一批核武器。
但令一些科学家懊恼的是,这一场景并不完全准确。他的描述中缺少了一位重要人物:莉莎·迈特纳(Lise Meitner),她是一位与哈恩密切合作并发展了核裂变理论的物理学家。
迈特纳本身就是一个巨人,与阿尔伯特·爱因斯坦、尼尔斯·玻尔和马克斯·普朗克等诺贝尔奖得主同代人。在长崎被投下第二个原子弹装置后,美国媒体称她为“原子弹之母”,但她强烈反对这一称号。
只有哈恩获得了诺贝尔核裂变奖。玛丽莎·莫斯(Marissa Moss)最近出版了一本关于迈特纳的书,据她说,在他的获奖感言中,他用一个德语词指代迈特纳,意思是助理或员工。“或者充其量是一个同事,”她说。
2022年,莫斯在剑桥大学(University of Cambridge)筛选了迈特纳的档案。从那以后,她翻译了数百封迈特纳和哈恩之间的信件,这些信件都是用德语写的,她说这些信件可以更细致地了解他们关系的终结。这一见解也挑战了人们的普遍看法,即迈特纳毫无怨恨地接受了诺贝尔奖的结果。
莫斯说,这种冷落不仅仅是因为性别。“很容易说,她不懂是因为她是女性,”莫斯说。“没有人会认为一个女人会为事情制造噪音。”莫斯还认为,迈特纳的血统在起作用:“这件事是因为她是犹太人。”
1947年,梅特纳在给侄子、对核裂变的发现也有贡献的犹太物理学家奥托·罗伯特·弗里施(Otto Robert Frisch)的信中写道:“我知道,他的态度导致了诺贝尔委员会否决我们的决定,”她在一封由莫斯翻译的信中提到哈恩。“但这纯粹是私人的事情,我们不想公开。”
诺贝尔周是科学界庆祝其最伟大成就的时刻,但也越来越多地审视疏忽和不公正。Lise Meitner是众多未能因自己的工作而获得应有荣誉的科学女性之一,其中最著名的可能是罗莎琳德富兰克林,这位化学家在1953年发现了DNA的双螺旋结构。
播客“迷失的科学女性”(Lost women of science)的主持人凯蒂·哈夫纳(Katie Hafner)说,“即使没有成千上万,也有数百名女性在科学领域取得了伟大的成就,只是在她们的有生之年没有得到认可。”哈夫纳最近完成了一集关于迈特纳的两集,后半集以奥本海默那场致命的戏开场。哈夫纳说,与播客上的其他人物不同,“莉莎·迈特纳并没有迷失。”
但是,她补充说,“她被误解了。”
从一开始,迈特纳就在打破玻璃天花板。1878年出生于维也纳,她开始私下学习物理,因为直到1897年奥地利才允许女性上大学。1901年,她进入维也纳大学研究生院学习;五年后,她获得了物理学博士学位,是她所在大学第二位获得该学位的女性。
迈特纳余下的职业生涯都在与伟大的人物打交道。她搬到了柏林大学,开始旁听1918年诺贝尔物理学奖得主马克斯·普朗克(Max Planck)教授的课程,普朗克通常不允许女性参加他的讲座。
在柏林,迈特纳还遇到了化学家奥托·哈恩(Otto Hahn),哈恩和她年龄相仿,对与女性合作持更开明的态度。哈恩也渴望与迈特纳合作,因为物理学家往往比化学家更了解放射性,即不稳定原子核释放的能量。但是,作为一名女性,迈特纳不被允许上楼进入哈恩的实验室。于是她在地下室工作——没有报酬。(莫斯说,当迈特纳需要上厕所时,她不得不冲过街道。)
1912年,迈特纳和哈恩搬到了凯撒威廉化学研究所。他们一起发现了一种名为镤的新元素。第一次世界大战期间,研究所的男性被征召入伍,迈特纳获得了自己的物理实验室和教授头衔,这一职位给予了她认可,并使她能够独立从事自己的研究。
但在科学领域之外,高墙正在逼近。反犹主义高涨,1933年阿道夫·希特勒被任命为德国总理。许多犹太科学家离开了这个国家,但梅特纳留下了,她的奥地利国籍对她的保护很微弱,她渴望抓住这个难得的女性从事科学研究的机会。
“我全心全意地热爱物理,”她在给朋友的信中写道。“我很难想象它没有成为我生活的一部分。”
1938年,德国入侵奥地利,迈特纳受到纳粹政权的全面控制。她选择了逃跑。诺贝尔物理学奖得主尼尔斯·玻尔安排她乘火车逃跑。
迈特纳最终来到了瑞典,她对不得不放弃毕生的工作感到沮丧,并担心家人的安全。
她继续通过邮件与哈恩合作。他做实验,她解释他不理解的发现。一个结果让他们俩都难住了:当铀原子被中子轰击时,中子应该被吸收,一个电子应该被释放,从而产生更重的元素。相反,哈恩发现了钡,一种轻得多的元素。他们感到困惑。
这一发现超出了哈恩作为化学家的专业范围。“也许你能想出某种奇妙的解释,”他在写给迈特纳的一封信中写道。信由萨克拉门托城市学院(Sacramento City College)的化学家露丝·卢因·西姆(Ruth Lewin Sime)翻译,西姆曾于1996年出版了一本迈特纳的传记。“如果你有什么可以发表的建议,那么在某种程度上,它仍然是我们三个人的工作!”
哈恩和他的同事弗里茨·斯特拉斯曼于1938年12月将结果提交发表。他们的语气不确定。他们用德语写道:“可能是一系列不寻常的巧合给了我们错误的暗示。”
迈特纳没有被列为作者,也没有提到她对这项工作的贡献。
在瑞典,迈特纳和她的物理学家侄子弗里施仔细研究了结果。弗里施在回忆录中回忆,在一个下雪天,他们出去散步,最后停下来坐在树干上,在纸片上草草写下计算结果。
他们意识到,铀极不稳定,很可能在受到中子等物质的撞击时破裂。这些碎片会被猛烈地炸开。迈特纳若有所思地说,如果其中一块是钡,那么另一块一定是另一种被称为氪的轻元素。她用爱因斯坦著名的方程E=mc2计算出了爆炸的能量。
哈恩和斯特拉斯曼分裂了原子。
“我们已经非常仔细地阅读和考虑了你的论文,”1939年1月,迈特纳在给哈恩的信中写道。“也许如此重的原子核在能量上是可能分裂的。”在后来的一封信中,她表达了对缺席的失望:“尽管我站在这里两手空空,但我还是为这些奇妙的发现感到高兴。”
迈特纳和弗里施在1939年2月版的《自然》杂志上发表了他们对哈恩和斯特拉斯曼研究结果的理论解释。弗里施和迈特纳设计了实验来验证他们的假设。在接下来的几个星期里,他们又发表了两篇论文,首次从物理上证实了弗里施创造的“核裂变”。
在幕后,迈特纳和哈恩的通信逐渐演变成误解。哈恩觉得她很生气,因为他不带她就发表了文章。“我还能做什么呢?”他在给迈特纳的信中写道。“相信我,如果我们还能像以前一样一起工作,讨论事情,那对我来说就更好了!”
哈恩还因为与一名犹太科学家一起工作而遭到反对。他在1939年给迈特纳的信中写道:“当然,我不太重视这些事情,但我不想向先生们承认,你是唯一一个立即发现一切的人。”
同年晚些时候,德国入侵波兰。第二次世界大战开始了。制造原子弹的竞赛开始了。
关于核裂变的消息传开了。虽然单个原子分裂不能产生足够的能量来制造武器,但一些人推测链式反应可以做到这一点。用中子轰击铀不仅能产生更轻的元素;它也产生了更多的中子。如果这些中子与更多的铀相撞,反应可能会持续下去。
美国政府组织了曼哈顿计划来开发这种武器。迈特纳的许多同行,包括弗里施和玻尔,都参与了进来。爱因斯坦没有,尽管他曾给富兰克林·d·罗斯福总统写过一封信,敦促他确保铀的安全,并为连锁反应实验提供资金。
梅特纳虽然受到了邀请,但她拒绝参加。(“我不想和炸弹扯上任何关系!她有一句名言。)1945年,在广岛和长崎被投下原子弹,导致战争结束后,一些报纸报道称,迈特纳把这种武器的配方藏在她的钱包里,从纳粹德国偷偷带了出来。她没有理会他们。“在美国,你们对原子弹的了解比我多得多,”她在1946年对《纽约时报》(New York Times)说。
1945年,哈恩因发现核裂变而被提名为1944年诺贝尔化学奖的候选人。迈特纳和弗里施也被提名为当年的物理学奖。但只有哈恩赢了。
诺贝尔奖评议的细节在颁奖后的50年里一直保密。在哈恩获奖的相关文件公布后,科学历史学家在1997年的《今日物理学》(Physics Today)上发表了一篇对审议结果的分析。“这些都不会让迈特纳感到痛苦,”他们写道。“她很少抱怨,却宽恕了很多。”
哈夫纳不同意这种立场。“谁会说,‘嘿,我很苦’?她说。“这是怎么回事?”
莫斯认为“苦”这个词并不恰当。“她非常、非常伤心,”她在谈到迈特纳时说,既因为她觉得哈恩对德国缺乏信任,也因为她觉得哈恩对德国的被动忠诚。
“我很清楚,哈恩完全没有意识到自己的不友好行为,”迈特纳在1946年写给一位朋友的信中说。“当然,和他在一起的时间有些痛苦,但我做好了准备,坚定了自己的立场,没有提出任何个人争论。”
迈特纳再次获得了1946年诺贝尔物理学奖的五次提名。据《今日物理学》这篇文章的作者称,诺贝尔委员会认为,将奖项授予实验而非理论发现是“坚定的传统”。
但是美国海军天文台的退休物理学家Demetrios Matsakis说,不可能将“实验家和理论家之间的相互作用”分开。他们彼此需要。(Matsakis博士在2018年得知了迈特纳,并受到启发,请愿重新命名另一个放射性过程,以表彰迈特纳在该发现中的作用。)
哈恩配得上这个奖,但迈特纳也配得上,Matsakis博士说:“她应该获得诺贝尔奖。这一点毫无疑问。”
作为一个相反的比较,科学家们注意到华裔美国物理学家吴建雄(Chien-Shiung Wu)的例子,他进行的实验表明,一些粒子的相互作用不服从镜像对称。1957年,吴的两位男性同事获得了诺贝尔物理学奖,因为他们建立了被她的结果证实的理论。
在哥伦比亚大学师从吴的物理学家哈里·萨尔说,获奖者——实验家或理论家——“似乎在这两种情况下是相反的。”“在这两种情况下,这位女士都被骗了。”
在他的晚年,哈恩似乎试图弥补。他和迈特纳仍然是朋友,他邀请她担任德国马克斯·普朗克研究所(Max Planck Institute)的负责人,但被她拒绝了。1948年,他提名她为诺贝尔物理学奖候选人。
迈特纳后来被诺贝尔物理学和化学奖提名46次,但她从未获奖。(迄今为止,只有四名女性获得了物理学奖,最近一次是在2020年,只有八名女性获得了化学奖。)
1968年,89岁的迈特纳在英国去世。时报刊登的一篇讣告称她是“原子先驱”,是“诺贝尔奖得主、核化学家、核裂变的发现者奥托·哈恩(Otto Hahn)的科学伙伴”。
2020年,诺贝尔奖官方账户X(以前称为Twitter)承认,哈恩和迈特纳都发现了核裂变。这条微博还配了迈特纳站在哈恩身后的图片,这让很多人感到愤怒。
任何在迈特纳死后授予他诺贝尔奖的努力都是徒劳的。“诺贝尔奖一旦授予,就没有回头路了,”西姆博士说。她补充说,现在能做的最好的事情就是承认迈特纳,而她在奥本海默新片中的遗漏“是不可原谅的”。
莫斯仍在翻译迈特纳的信件;到目前为止,她已经写了700多页。“现在我这么做只是因为我爱上了她,”她说。“她是一个不可思议的人。”她计划再写一本关于迈特纳的书,其中包含了第一本中没有包含的所有材料。
今年早些时候,哈夫纳和一位朋友参观了迈特纳的坟墓,她说,那是在一个很小的英国教堂墓地,“在一个偏僻的地方”。他们花了半个小时才找到那块褪色的墓碑,上面长满了杂草。
哈夫纳说,对于这样一位“科学巨人”来说,这座坟墓如此不起眼,她感到惊讶。不过,当她发现墓碑上有一块石头时,她感到了安慰,这是犹太人纪念死者的一种习俗。哈夫纳为自己、莫斯、玻尔、爱因斯坦、弗里施,甚至哈恩都加了探视石。
哈夫纳说,人们就是这样被记住的。她补充说:“除非我们逐渐消除这一点,并继续提醒人们她所做的重要工作,否则它不会得到认可。”所以“我们会尽一切努力澄清事实。”
卡特里娜·米勒(Katrina Miller)是《纽约时报》的科学记者。她最近在芝加哥大学获得了粒子物理学博士学位。更多关于卡特里娜·米勒的信息
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