我们应该怎样利用历史上的范例来增进妇女参加科学事业？

苦役与发现

本讨论将科学研究分为两类。第一类包括对自然界的系统观察，做实验，结果的合理分类，寻找规则性和经验公式以及计算理论假设的结果。

第二类研究将导致这样一种发现：一种不被预期的结果，并且可以迫使我们改变我们对于世界的观念。它可能是一种新的元素、化学化合物、彗星或者数学定理——但是，再多一个发现不见得对科学有重大的影响。因此，我将保留“发现”这个词乃指理论和实验结果是重要到足以值得获得诺贝尔奖并写于教科书中的。

本文的标题表明第一类研究是苦役。自然，与科学研究有过任何接触的人都知道这并不是真实的；相反，实际做这类工作的人——即大多数科学家，几乎全部时间——普遍发现这类科学研究是激励人的、有益的，即使他们不曾接近作出过重大的发现。

在波士顿大学的一次最近研究中，约翰 · 威尔克斯（John Wilkes）对青年科学工作者作了一次调查，下面是主要结果：

1.女导师们不认为一个善于推理的、直觉的女思想家在科学上能有所成功——她们对于坚持不懈、无独创性的类型的前景比男导师更为乐观。

2.对于完成事情上较差但可塑性较大的多才多

艺的高才能的不是'坚强足以'成为一个物理学家的人。女导师不喜欢他们——而男导师们将欢迎这种类型的人；因此，妇女比男子坚持“更严厉”的概念。

3.推理的、直觉的妇女常被阻止进入科学，而推理的、直觉的男子则被鼓励从事科学研究。

上述意见的最后的结果会使得妇女归于更有理论倾向的男性的助手或年轻同事的角色。（妇女最初可能接受这样一种位置，期望年长的男科学家往后支持她的提升——而男科学家可能拒绝这样做，因为她已经证实了男科学家这样的直觉：妇女是好的同伴，而不是领导者。）事实上，有一个重要的历史例子说明这点。

范围广大的星团

1900年前后天文学家爱德华 · 皮克林（Edward Pickering）雇用许多妇女在哈佛天文台工作。她们很擅长于分析和归类星谱。皮克林要一览群星，这对于发展和运用连贯一致的标准是很重要的。由于照相术的发展，妇女们能够白天在舒适的工作室内工作。如此，像A. J. 坎农（Annie Jump Cannon）这样的妇女们提供了数十万颗星的可靠的分类。

哈佛工程提供了大量基本数据，二十世纪星体演化的理论就是基于它们建立起来的。这样，汇集这个资料的妇女们在科学的进步中履行了一个重要的作用。

但是她们中有一些人超越了她们所承担的作用的明显限制，并因其对科学的最初贡献而变得非常著名。安东尼娅 · 莫里（Antonia Maury）坚持对具有氢、氦和钙的异常光谱线的星创立一个新类，因而激励了高亮度的巨星为埃杰纳尔 · 赫茨普鲁（Ejnar Hertzsprung）所发现。亨利埃塔 · 莱维特（Henrietta Leavitt）发现造父变星周期和亮度之间的相关关系，这个关系为赫茨普鲁和哈洛 · 夏普利（Harlow Shapley）用于估计遥远星系的距离。如此，这是向着“膨胀宇宙”的概念迈进了一大步。但是，在上述两个事例中，作了最初突破的妇女未被鼓励使她们的观念得以开花结果，未能进一步发现使之成为二十世纪真正革命的天文学。

“居里夫人”的形象特征

假如我们打算用科学史中的例子来鼓舞女孩子成为科学家，那么这些例子必须表明妇女当发明家而不只是当苦工。

自然，她就是居里夫人。居里夫人是一个典范。最好的证据就是她自己的女儿，由于对放射性的研究也得过诺贝尔奖金的爱伦 · 约里奥 · 居里。但是，在通俗科普读物中对居里工作的简短描写使得这种模范完全像最坏的苦役形象：为了产生一点点镭，四年奴役于热桶，一再反复重复同样的常规的琐碎过程。

玛丽 · 居里的工作显示了实证主义的经验态度的力量和弱点两个方面，它们影响了十九世纪末期许多欧洲科学家：一个科学家应该努力建立客观事实，建立关于现象与实质的精确数据，而不要浪费时间去发展像原子那样观看不到实体始推测的理论。虽然这种态度有助于推动人们去做收集科学中原材料的艰苦工作，但是它助长了在科学中对理论作用有损害的错误概念。特别是居里的实证主义显然阻止他们认识放射性衰变的本质——从一种元素到另一种元素的嬗变——这样一种重大的理论上的突破是留给了卢瑟福和索迪（Soddy）去完成。严格讲来，居里的准备了通向这个发现的道路。

诺贝尔奖获得者

1.玛丽娅 · 斯可罗多夫斯卡 · 居里（物理学，1903年；化学，1911年）——放射性元素，特别是镭与钋的发现和性质（物理学奖与她的丈夫皮埃尔 · 居里共同获得）。

2.爱伦 · 约里奥 · 居里（化学，1935年）——人工放射性（用α辐射轰击铝得到一种不稳定同位素磷的产品）；和她的丈夫弗里德里克 · 约里奥 - 居里共同获得。

3.玛丽娅 · 戈柏蒂 · 梅耶（Maria Goeppert Mayer，物理学，1963年）——核的壳层模型，与詹森（J. H. D. Jensen）共同获得。

4.多萝西 · 玛丽 · 克劳伏蒂 · 霍奇金（Dorothy Mary Crowfoot Hodgkin，化学，1964年）——用X射线晶体学确定了青霉素和维生素的分子结构。

应该注意还有三个妇女曾经获得生理学或医学诺贝尔奖：格蒂 · 科里（Gerty Cori，1947年），罗莎莉 · 雅洛（Rosalyn Yalow，1977），巴尔巴拉 · 麦克克林托克（Barbara McClintock，1983年）。

其他六个妇女，在二十世纪物理科学中似乎也有同等重要的作用：

埃米 · 诺瑟（Emmy Noether）——确定坐标变换下不变性与守恒定律之间关系的数学定理（1916年）。

塞西莉娅 · 佩恩——加波施金（Cecilia Payne-Gaposchkin）——证明恒星中氢和氨最为丰富（1925年）。

凯思琳 · 朗斯代尔（Kathleen Lonsdale）——证明苯环的平面性（1929年）。

英格 · 莱曼（Inge Lehman）——关于地球的内核（1936年）。

莉丝 · 梅特勒（Lise Meitner）——关于核的裂变（1939年）。

吴健雄（Chien-Shiung Wu）——关于宇称守恒的破坏（1957年）。

这个名单可以扩充来包括安东尼娅 · 莫里和亨利埃塔 · 莱维特在天文学上的发现（如前甲提到的）；约塞琳 · 贝尔（Jocelyn Bell）的第一个脉冲星的发现；琳达 · 莫拉比托（Linda Morabito）关于木星的卫星I₀上第一个地球范围以外的火山的发现；玛丽 · 撒尔普（Marie Tharp）关于中大西洋脊岭裂谷以及该处高频地震的发现，这个证据在板块结构地质学中是很重要的；以及其它发现，我可能已经忽视或者低估了。

还可看看入选到美国国家科进院的女物理学家，她们是：

玛丽娅 · 戈珀蒂 · 梅耶（1956年）——理论原子和核物理，核的壳层模型。

吴健雄（1958年）——实验核物理，尤其是β衰变（见下）。

格特鲁德 · 夏尔芙 - 戈德哈珀（1972年）——核物理，核的“可变的转动惯量”模型，类似于超导的某些核素中的相变。

埃 · 玛格丽特 · 珀比奇（E. Margaret Burbidge，1978年）——天文学，恒星中元素的丰度和合成，星系的转动和质量。

爱莎贝拉 · 卡尔（Isabella Karie，1978年）——结晶学，确定大分子结构。

维拉 · 鲁宾（Vera Rubin，1981年）——天文学，星系的转动和质量。

此外，数学家朱莉安 · 鲁宾孙（Julia Robinson）在1976年被选出。

现在回到我的短短的十个人的名单，并解释为什么我认为其它六人应该享有发现者的荣誉。

埃米·诺瑟

现代理论物理是依靠数学建立起来的，在基本粒子理论中尤其如此，其间对称群抽象分析有时已经导致新粒子存在的预言以及它们性质的假设。由于爱因斯坦的相对论，物理学家已经较早地认识到代表特殊的物理量的表达式在坐标变换下不变性的意义。在广义相对论中，把物质和能量的分布与时空度规相关联着的方程是从仅有的极少数物理假定出发为这样的不变性原理的极其高深的应用所推导出来的。这些方程式大约同时为爱因斯坦和数学家戴维德 · 希伯特（David Hilbert）所推导。希伯特的推导明显地依赖于德国数学家埃米 · 诺瑟所证明的一个定理。

诺瑟定理说，如果代表一个系统的拉格朗日函数的积分的数学表达式（在简单的力学体系中，拉格朗日函数就是用广义坐标表示的动能与势能之差）在一群变换下是不变的，那么表达某些量（其中之一即是系统总能量）守恒的方程组必定成立，并且反过来也是对的。希伯特能用这个定理构成一组联系引力与电磁场的方程组，而且这个定理在构成物理理论时成为一个基本的工具。然而，著者们总是没有提到“诺瑟定理”的诺瑟是一位妇女。

塞西莉娅·佩恩-加波施金

1925年以前，普遍假定太阳和恒星含有如同地球那样的元素，粗略地有同样的比例——铁、硅、氧、碳、氮等等。

1920年印度物理学家萨哈（M. N. Saha）把量子理论和统计力学应用于原子、离子和电子在热平衡状态的混合物，导出一个方程能用以计算在给定压强和温度下这些粒子中每一种的平均数目。英国的福勒（R. H. Fowler）和米尔恩（E. A. Milne）发展了萨哈的理论并用以从光谱来估计恒星大气层的温度。哈佛大学的—个英国毕业生塞西莉娅 · 佩恩进一步推进了这个理论，证明可以用来估计恒星表面层化学成分。她的最惊人的结果是恒星大气层显得主要是由氢和氦所组成。

佩恩的草稿送给普林斯顿天文学家亨利 · 诺里斯 · 罗素（Henry Norris Russell）。罗素写信告诉佩恩：“氢的丰度大于金属的一百万倍，这显然是不可能的。”佩恩很清楚知道罗素是美国最有威望天文学家之一并且对她的生涯能有决定性影响，在这点上她选择接受他的专门的判断并且在她的学位论文中插入一个陈述：“在恒星大气层中对这些元素所导出的巨大丰度几乎完全是不真实的。”同一页注脚上就看得更清楚，她是依靠罗素的权威观点：铁一定有大得多的丰度。然而，在她的论文被批准后当她访问英国时，她告诉爱丁顿（A. S. Eddington）：氢是恒星中最丰富的元素。

四年以后，即在1929年罗素本人从太阳光谱彻底分析中得出结论：氢是太阳中最丰富的元素；他注意到他的结果和佩恩的结果是非常一致的。在二十世纪三十年代，本特 · 斯特罗埃孟格仑（Bengt Stroemgren）和其他天文学家接受了佩恩的审查过的结论：在大多数星球中氢是最丰富的元素，这成为现代理论所认为的在星球上较重的元素是由氢和氦所合成的基础。

凯思琳·朗斯代尔

关于脱氧核糖核酸研究的故事，是一个由妇女干的沉闷的、煞费苦心的工作导致男子得到一个重大发现的著名例子。

妇女多罗西 · 霍奇金由于同样一类研究而获得了诺贝尔奖金：用X射线结晶学确定生物上重要的大分子结构（见上）。事实上，在结晶学中有为妇女所做的显著工作的传统，在这些妇女中包括美国国家科学院化学部唯一女成员爱莎贝拉 · 卡尔（见上）。

这个传统是从凯思琳 · 朗斯代尔（1903—1971）开始的，在劳厄X射线衍射最初发现后十年，即1922年在伦敦她跟着布拉格开始她的X射线结晶学的工作，为要训练成一个物理学家和数学家，她以研究空间群的理论和发展结构因子来帮助建立课题的基本方法。她最重要的发现，在1928年有点试探性地被宣称并在1929年详细发表，她决定了苯环是平面的，碳原子被安排成正六角形。虽然这个结构较早的时候已根据化学价而提出过，但在1929年前无法普遍接受；一个“皱起”的组态仍然是一个似乎合理的另一种方案。因为在通常温度下苯自身不是结晶的，朗斯代尔实际上用它的一种衍生物六甲苯来进行工作，因其元胞中仅包含一个分子。虽然这个结果普遍接受来应用于一般的芳香化合物，然而第一流有机化学家英戈尔德（C. K. Ingold）承认“像这样一篇论文比我们专业人员所产生的功效还要带入更多确定的东西到有机化学中。”她后来的关于有机化合物的工作“建立分子轨道的现实，”正如在量子化学中所用的那样。

苯环是平面六边形这一事实，在有机化学中芳香族化合物结构与性质所有理论解释上是基本的，因而几乎在每一本导论性的化学书中都被包含着。

英格·莱曼

地球内部物理状态的观念在十九世纪初期和末期之间发生了根本的变化，初期时认为几乎整个是液体，末期时认为完全是固体。1926年哈罗德 · 杰弗里斯（Harold Jeffreys）结合根据地震和地球物理数据的论证，证明地球在2900公里深度以下必定是液体。没有横波能通过这个“核心”传播，因为普遍相信横波仅能通过固体传播。

但是十年以后，丹麦的地震学家英格 · 莱曼在分析发出通过地球中心的地震波的几个地震记录后得出结论：地震波的路径不能根据完全的液体核心来解释。代替这种看法，她提出地球有一个半径约为1400千米的小的内核，使这些波发生偏转。她的建议很快被杰弗里斯和其他的地球物理学家所接受。基思 · 巴仑（Keith Bullen）论证道这内核是固体的，并在二十世纪六十年代被智利和阿拉斯加的大地震所激发的地球自由振荡的分析所证实。地磁场最近理论把一种作用归因于这个内核——核心外面邻接液体凝固的逐渐增长可以提供能量去驱动地磁发电机。

莉丝·梅特勒

导致核裂变发现的研究是在柏林的凯撒 · 威廉（Kaiser Wihelm）化学研究所为奥托 · 哈恩（Otto Hahn）、莉丝 · 梅特勒和弗里茨 · 史特拉斯曼（Fritz Strassmann）组成的一个小组所进行。在1938年梅特勒被迫离开柏林去斯德哥尔摩，因为她的犹太血统使她容易受到迫害。1938年12月哈恩写信告诉梅特勒说，他和史特拉斯曼用中子轰击铀时已经发现所产生的钡和镧的同位素。梅特勒和她的侄子奥托 · 罗伯特 · 弗里施（Otto Robert Frisch）对这个结果作出了理论解释：铀核分裂成两个不相等的部分，它们的核电荷（原子序数Z）加起来必须等于最初的铀核的核电荷。例如，假如铀（Z=92）分裂成钡（Z=56），那么另一个产物必定是氪（Z=36）。现在看起来，这似乎是很明显的，但这不是哈恩和史特拉斯曼解释他们结果的想法；事实上，他们踌躇于承认他们已经发现的确实是钡。所以，裂变实际发生的第一个明确的建议——除了1934年爱达 · 诺达克（Ida Noddack）的“不成熟”的意见外一是在1939年1月梅特勒和弗里施所发表的短文。

虽然只有哈恩得到因裂变的发现而授予的诺贝尔奖金，但是德国科学史家弗里茨 · 克拉福特（Fritz Krafft）考察了所有幸存下来的文件，得到结论：

和弗里茨 · 史特拉斯曼的看法一样，甚至直到钡的发现，我信服梅特勒的作用是如此重大以致她应该列入发现者的行列之中，不仅是因为她和她的侄子合作对柏林化学家实验结果作出了正确的技术解释（第一次）。梅特勒在1934年秋鼓动导致这个发现的“超铀科学”的联合研究，并且直到1938年7月她被迫离开之前，她已经经受这个研究的一切坎坷过程，即是为后来的发现所必要的一种知识。她的思考方式是如此大量地收集到这个小组中，以致在她的信中无论她严厉地评论得什么都被立即得到考虑。

事实上，有时候梅特勒是作为核裂变的共同发现者而被提到。

吴健雄

五十年代初期，物理学家们困惑于这样一个事实：K介子能按两种不同方式衰变，或是产生两个π介子或是产生三个π介子。普遍假定这样的衰变反应遵从宇称守恒的一般规律。宇称是被定义为在空间坐标反演下粒子波函数的对称性：假如把r改变为-r，波函数不改变，它的宇称为“偶”；如果那样操作的结果使波函数改变了符号，它的宇称为“奇”。因为π介子被认为有奇宇称，两个π介子将有偶宇称（-1×-1=+1），但是三个π介子将有奇宇称（-1×-1×-1=-1），因此假如宇称是守恒的话，同类的K介子将不可能在两种方式下衰变。

两个华裔的美国物理学家，李政道和杨振宁分析宇称守恒的证据并在1956年得出结论：在诸如β（电子）衰变的“弱”相互作用中，实际上并没有宇称守恒的直接证据。他们说这个定律能以观察为磁场整列在一个特殊方向的核所发生的电子发射来直接检验。通常我们将预期电子从各个方向发射出来的机会是相同的，但是他们的理论分析证明，如果宇称不是守恒的，那么分布将不是球对称的。

吴健雄是一个实验科学家，β衰变的专家，她和在美国国家标准局的一个物理学家小组作了这样的实验。另外两个小组也分别作了类似的实验。结果是不对称分布，证明宇称是不守恒的。这就打开了通向新的一类基本粒子尤其是神秘的中微子理论的道路。

杨振宁和李政道因为提出他们的假设而得到了诺贝尔奖金，吴健雄证实了这个假设却没有得到。

我并不认为我已经引用的著者中有任何一个人想剥夺妇女对她们发明的荣誉；这些著者们总是提到玛丽 · 居里，但是他们简直不知道其余的人。让我们告诉他们。

[The Physics Teacher，1985年第1期]