从瓦萨学院到希格斯粒子的发现 瓦萨学院 2014 1 年毕业典礼演讲 吴秀兰教授在瓦萨学院 2014 年毕业典礼上演讲 吴秀兰 2 / 文丁玖欧阳顺湘 / 译 编者注 : 承蒙杨振宁先生向本刊力荐此文并提供了吴教授的英文演讲稿 ; 感谢吴教授允许出版并润色此文 ; 感谢杨洪洮博士与张方舟博士对中文译文的修订 希尔校长 3, 法罗教授 4, 诸位校董 杰出的教员们 自豪的父母和祖父母们以及 2014 届瓦萨学院的毕业生们 : 谢谢你们给我这极高的荣誉和难得的机会, 让我能在今天第 150 届毕业典礼上演讲 法罗教授告诉我, 我是近 23 年来瓦萨学院毕业典礼上第一位做演讲的研究科学家, 也是建校以来第一位物理学家 希望我从瓦萨学院到希格斯粒子的发现之旅使你们既感兴趣又有启发 它是一段起始于瓦萨教育, 由百折不挠的精神支撑, 并最终开花结果的故事 我曾给自己定下一个目标 : 一生中至少要为三个重大的物理学发现做贡献 到目前为止, 我已经参与发现粲夸克 胶子和希格斯粒子 我一遍又一遍地告诉我的研究生 : 在我们高能物理 ( 也被称为粒子物理 ) 领域, 因为我们的使命是做出科学发现, 纳税人才支持我们的研究 我的第三个重要经历是参与希格斯粒子的发现 2012 年 7 月 4 日, 希格斯粒子的发现被公布了 我相信你们已经从 纽约时报 或 CNN 那里读到这个新闻 在这个发现中, 我的威斯康辛大学研究小组的成员们和我做出了卓越的贡献 这个科研项目是如此的宏大, 以至于需要两个各由 3000 名物理学家组成的独立团队 ATLAS 和 CMS 实验合作组在位于瑞士日内瓦欧洲核子研究中心 (CERN) 的大型强子对撞机上进行研究 这一发现是来自世界各地 56 个国家约 200 个机构的 6000 多名科学家经由 20 多年的艰苦努力而取得的成果 产生希格斯粒子最有效的方式是碰撞两个胶子 由于胶子被包含在质子中, 我们在欧洲核子研究中心通过碰撞两个非常高能的质子来产生希格斯粒子 寻找希格斯粒子就像在一个足球场大小的干草堆里捞针一样 那些修过科学课程的人可能会问, 为什么电子 质子 中子及我们宇宙中的其他粒子有它们各自的质量 这是一个简单的问题, 但它同时也深奥而难以回答 发现希格斯 1 此文为 2014 年 5 月 25 日吴秀兰教授在其母校瓦萨学院 (Vassar College)150 届毕业典礼上的演讲 演讲视频和文本参见 http:// commencement.vassar.edu/ceremony/2014/address/ 瓦萨学院由酿酒师 商人马修 瓦萨 (Matthew Vassar) 创建于 1861 年, 位于哈得逊河谷 瓦萨学院最初是女子学院, 美国著名的七姐妹院校 (Seven Sisters) 之一, 于 1969 年开始实行男女同校 2 吴秀兰 (Sau-Lan Wu), 髙能实验物理学家, 威斯康辛大学费米物理讲座教授和维拉斯讲座教授, 美国艺术与科学院院士 3 凯瑟琳 希尔 (Catharine Hill), 瓦萨学院校长 4 约翰 法罗 (John A. Feroe), 瓦萨学院校长助理 校董事会秘书 数学教授 数学文化 / 第 5 卷第 3 期 95
名 家推荐 粒子让我们能更近一步回答这个问题 让我简单介绍一下什么是希格斯粒子 希格斯粒子也被称为 上帝粒子, 它是为了解释基本粒子如何获得它们的质量而被引入的一种粒子 基本粒子是组成宇宙的基本单元 希格斯粒子对从电子到人类乃至星系所有的质量负责 如果没有这种粒子, 就没有原子, 没有分子, 没有细胞, 当然也没有人类, 更没有你们 瓦萨学院 2014 届的毕业生! 这个粒子在 1964 年由弗朗索瓦 恩格勒特 (François Englert) 罗伯特 布劳特 (Robert Brout) 和彼得 希格斯 (Peter Higgs) 这三位理论物理学家提出 去年恩格勒特和希格斯被授予诺贝尔物理学奖 ; 布劳特不幸在两年前去世 现在让我来与你们分享发现的喜悦 2012 年 6 月 25 日的午夜, 在公布发现希格斯粒子的前九天, 我的威斯康辛大学研究小组成员在多个不眠之夜后, 获得了希格斯粒子存在的明显证据 2012 年 6 月 25 日当天下午 3 点, 在欧洲核子研究中心 32 号楼 1 楼的威斯康辛组走廊里传来了一阵骚动 我们听到我的研究生王海辰说 : 昊爽就要宣布发现希格斯粒子了! 我们的第一反应认为这是一个玩笑, 所以当我们走进我的学生计昊爽的办公室时, 脸上都挂着微笑 然而当我们看到他电脑上显现出的希格斯信 号时, 那些不经意的微笑瞬间变成了狂喜 很快, 欢呼声响遍了整个威斯康辛走廊 王海辰用视频记录了这激动的场景 我们将那个希格斯信号图打印在一张很大的纸上, 小组的所有成员都在上面签了名 它现在就在欧洲核子研究中心威斯康辛组走廊的墙上挂着 两个实验合作组中的另一个小组也观察到了相同的结果, 他们有着同样的兴奋, 也有他们自己的故事 在 2012 年 7 月 4 日公布发现的当天, 欧洲核子研究中心的大礼堂直到早上 9 点前都是锁着的 为了鼓励我组里的所有学生和博士后都去见证这个科学界的世纪时刻, 我答应给他们那些在礼堂外通宵排队的人每人奖励 100 美元 他们最后都进到礼堂里去了 在公布发现后, 我和希格斯教授握了手 我告诉他 : 我已经找了你 20 多年了 而我将永远珍惜他给我的回答 : 现在, 你已经找到我了 事实上, 从 1980 年至 2012 年, 我已经花了 32 年 2013 年 3 月 5 日, 我与其他四位物理学家的照片出现在了 纽约时报 的头版 文章的标题是 : 追寻希格斯 为探索物理学中最难捉摸的粒子而奋斗并终获胜利 这篇文章的作者是 纽约时报 著名科普作家丹尼斯 欧沃白 (Dennis Overbye) 现在, 我想与大家分享我从瓦萨学院到发现希格斯粒子的旅程 吴秀兰教授和诺贝尔物理学奖得主彼得 希格斯在 2012 年 7 月 4 日历史性发布会之后握手 数学文化 / 第 5 卷第 3 期 96
彼得 希格斯 ( 中 ) 和发现以他名字命名的粒子的四位主要科学家 : 吴秀兰,Joe Incandela, Guido Tonelli 和 Fabiola Gianotti( 从左到右 ) 我出生于日占时期的香港 幼年时在母亲的怀抱中 经常进出防空洞 父亲是香港的著名企业家, 母亲是他的 第六个妾, 而父亲并不喜欢她 母亲和我被遗弃在外, 生 活在一个贫民窟里 母亲和我的弟弟住在租来的小卧室, 而我在一家米店走廊有一张租来的床 我从小就有一个坚 定的决心 : 经济上绝不依赖男人 每天放学时, 我们排队同手执教鞭的老师告别 我 就读的学校, 学生人数严重超标, 每当教育署的官员来视 察, 我不得不躲起来 12 岁前, 我很少见到我的父亲 此后, 我们搬到了一所公寓, 我每周和父亲见一次面, 每次两三个小时 当父亲发现我能心算三位数乘以三位数 的乘法时, 他被打动了 父亲认为, 英语和算术好是成功 的关键 我的母亲在中国的乡村长大, 那时女孩子都不准去上 学 因此, 母亲不识字, 不能写, 从来没有工作过 但母 亲是我一生中给予我最大鼓励的人 在我童年时她就意识 到教育的巨大作用 她竭尽全力将我和我的弟弟从贫民学 校转到教会学校 接着我又转到了一所著名的政府高中 1959 年当我高中毕业时, 我父亲不让我上大学 他 说 : 你现在应该赚钱养活自己, 并赡养你的母亲 我 悄悄地申请了 50 所美国高校, 并要求全额奖学金 当时只有四所学院说会考虑我, 都是女子学院 佐治亚州的阿格尼斯 斯科特学院 (Agnes Scott College) 弗吉尼亚州的伦道夫 - 梅肯女子学院 (Randolph-Macon Woman s College) 康涅狄格学院(Connecticut College) 和瓦萨学院 前三所拒绝了我 所以, 我就快要被整个美国拒绝了! 当我在绝望中时,1960 年 4 月, 我喜出望外地收到了一份电报, 通知我被瓦萨学院录取了, 并有全额奖学金 真的, 是上帝决定送我来瓦萨 我把这一消息告诉了父亲, 他当时正巧在纽约, 住在一个朋友家里 那朋友的女儿 5 月即将成为 1960 届瓦萨学院毕业生 ( 我真想找到这位 1960 届校友并与她见面 ) 1960 年 5 月当他在这里参加她的毕业典礼时, 我的父亲意识到, 瓦萨学院是一所非常有声望的学府 不过他抱怨说, 在招待会上只有花生米 他对我来到瓦萨学院感到骄傲 他花了 300 美元给我买了船票, 从香港乘威尔逊总统号, 花 17 天到达旧金山, 然后坐火车到纽约 他给了我 40 美元零用钱, 警告我不要去参加聚会 如果我失去奖学金, 就只有这些了! 上船的那天是我最后一次见到父亲 在从香港到旧金山的途中, 我们遇到了几次台风 当时很少人在餐厅里 我看到我的苹果从船的一侧滚到另一侧 当船在旧金山靠岸时, 几个瓦萨校友拿着自家烘焙的蛋糕在等我, 对我非常亲切 然后我坐火车从旧金山到纽约 在 5 天的旅程中, 她们的蛋糕是我唯一的食物 我不想花任何钱买吃的 在纽约, 瓦萨校友来接我, 然后直接把我带到宏伟的大都会博物馆 它太美妙了, 但是我在长途旅行后又累又饿, 在博物馆里就睡着了! 她们又带我去参观位于纽约的美丽的瓦萨学院俱乐部 在瓦萨, 我有全额奖学金, 食宿都由学校负担, 美国女学生将衣服捐给外国学生, 所以我不必外出购物 因为我的英语达不到规定, 在第一个夏天瓦萨学院甚至把我送到了位于弗吉尼亚州的里士满大学补课 瓦萨学院真的是在确保我学业有成并顺利毕业 他们培养我要有恒心和毅力 如果你有了这些, 你基本上就不会失败了 在瓦萨学院从 1960 年至 1963 年的三年内, 每当学校放假的时候我都住在校友豪华的家里, 感觉像公主一样 我清楚地记得瓦萨校友沃什伯恩太太 (Mrs. Washburn) 邀请我到她在曼哈顿高档社区的美丽的家里做客 在第一年的复活节假期, 我和其他八个外国学生被邀请到白宫去与 51 届校友杰奎琳 肯尼迪 (Jacqueline Bouvier Kennedy) 见面 我穿着中国旗袍, 我的朋友们对其两侧的高开衩感到不安, 并不断提醒我把它掩盖起来 我们会见了许多参 众两院议员的太太们 我问自己, 数学文化 / 第 5 卷第 3 期 97
名 家推荐 这能否被看成是我们对未来之路的一种憧憬 我埋头在图书馆里攻读, 一直回避周末那满车自耶 鲁大学来的男生 5 适应美国生活对我是个难题, 有九年之久无法见到 家人 我想邀请父亲参加我在哈佛大学的博士毕业典礼, 但他在一年之前去世了 此外, 在最初的那几年, 美国文 化的某些方面令我感到不安 我和其他两个中国女孩参观 了位于弗吉尼亚州的最高法院, 当我们去洗手间时, 面临 的决定是推标有 白人 还是 有色人种 的门 当我们 上一辆种族隔离的公交车时我们得再次面临这个抉择 这 是我对种族歧视的初次体验 当然, 美国自那时以来, 已 经取得了巨大的进步! 我永远无法报答瓦萨学院的慷慨 : 从让学校书店付 我书费的院长到给我衣服穿的瓦萨女生 生理学教授露丝 康克林 (Ruth Conklin) 给了我一份工作, 所以我可以赚 一些钱 我熨她的套装时烧了一个大洞 我解雇了自己, 新工作是将她花园里的泥土从一边搬到另一边 因为在校园里不必担心个人经济状况, 我可以完全 集中精力学习, 连续许多小时把自己深藏在图书馆的地下 室里 瓦萨学院这样地厚待我, 令我受宠若惊 所有的支 持 不论是精神上的还是经济上的 为我成为一名成 功的学者提供了巨大的鼓舞 我修了一些艺术课程, 在那里我用水彩和中国水墨 在宣纸上绘画 我没有钱买画框, 但物理教授莫妮卡 西 莉亚 (Monica Healea) 买了一个美丽的画框, 将这幅画 挂在了她的家里 我一直想成为艺术家, 但当读了居里夫人的传记后, 我决定将一生献给科学 在瓦萨学院期间,1962 年和 1963 年我作为暑期学生到位于长岛的布鲁克海文国家实 验室工作 在那里我被粒子物理的研究迷住了 那个激动 人心的年代里充满了新发现 也是在那里我第一次见到了 我现在的丈夫 1963 年, 我作为最优等生和优等生荣誉学会成员从 瓦萨学院毕业, 被哈佛大学录取, 并享受全额奖学金 同 时接受我的还有伯克利 哥伦比亚和耶鲁大学 普林斯顿 大学写信回复说对于女性他们只接受本校教授的太太们 加州理工学院写道, 他们没有女生宿舍, 因而不会接受女 5 历史上美国七姐妹院校曾是常春藤八校 ( 八兄弟, 美国东北部八个传统男校 ) 的姐妹机构, 男女生之间有较好的社交联谊机会 作为七姐妹之一的瓦萨学院的盟校是耶鲁大学 此处应当指耶鲁大学与瓦萨学院的交流活动, 即耶鲁男生在周末乘车到瓦萨学院联谊交友 年轻时的吴秀兰教授性, 除非她们 异常优秀! 我在哈佛的第一年极端困难 : 男孩在男生宿舍一起做功课 ; 女生不准去那里 我是物理系当年唯一的女生 在第一年 (1963 年至 1964 年 ) 年底, 我被授予硕士学位 这是女性被允许从哈佛拿到研究生学位的第一年 以前在哈佛上课的女生只能从拉德克利夫学院 (Radcliffe College) 得到学位 1964 年 5 月, 在我拿到硕士学位的那天, 我和一些同学去哈佛庭院 (Harvard Yard) 参加提供给毕业生的免费午餐 一名保安将我赶出了哈佛庭院 我被告知, 一百年来从没有允许女性参加这一活动 我含泪离开了我的朋友 在哈佛, 琼 贝兹 (Joan Baez) 的 我们必将克服 (We shall overcome) 是我最喜欢的一首歌 1970 年, 获得哈佛博士学位的我成了麻省理工学院的助理研究员, 并参与了 1974 年在布鲁克海文国家实验室对粲夸克的发现 我的导师丁肇中教授在 1976 年由于这一发现与斯坦福大学的伯顿 里克特教授 (Burton Richter) 一起被授予诺贝尔物理学奖 1977 年, 我成为威斯康辛大学麦迪逊分校的助理教授 另一位女物理学家和我是这所已有百多年历史的大学最早的物理学女教授 1979 年, 我是发现胶子的领军人物, 因此成为 1995 年欧洲物理学会高能物理奖的共同获得者 胶子是一种新的粒子, 是强作用力的载体 它负责将夸克结合在一起以 数学文化 / 第 5 卷第 3 期 98
形成质子和中子 这项研究是在汉堡的德国国家实验室 (DESY) 进行的 在接下来的 1996 年, 我当选为美国艺术和科学院的院士 正如你可以想象的那样, 在 60 年代,70 年代, 甚至 80 年代, 女人要在科学领域工作并不总是那么容易的 我记得在 生活 (Life) 杂志上读到过, 如果你是一个男人, 人们会假设你是胜任的, 直到你被证明不合适为止 如果你是一个女人, 人们会假设你是不胜任的, 直到你证明你可以为止 早期我多次遇到这种心态 作为一个女人, 遇到有些不是很公平的事, 如果你提意见, 别人会觉得被冒犯 在我成功后, 有人指责我并说我盛气凌人, 有人把我叫做 龙女士 (Dragon Lady) 尽管我不是这样的, 但有些人给你勾勒出这种形象 到头来你必须能对这种批评处之泰然 你必须接受一个事实, 即有些人会认为你能力不足 他们没有意识到, 如果你成功了, 那是因为你拼命工作, 并为之努力 我已经完全将自己的生命投入于科学 但即使是今天, 我仍然会遇到种族和性别歧视的问题 70 年代末, 当我还是威斯康辛大学的助理教授时, 我已经到了必须决定是否要生小孩的年纪 丈夫和我探讨了一下这个问题, 然后我们意识到如果这样做, 我可能就不会获得终身职位, 并且将失去我所有的科研经费 在今天这个年代, 你绝不会往这方面想 但在那个年代它确实是我要面对的现实 我不得不做这个决定 此后, 我将科学发现和教育青年学者作为我毕生的追求 超过 50 个研究生已在我的指导下获得博士学位 他们许多人继续到著名的学府作为博士后深造 哈佛大学 麻省理工学院 普林斯顿大学和斯坦福大学等 他们中有些人现在身居大学中非常引人注目的教职 33 名我以前的学生和博士后现在已经是美国和世界各地的教授了 另外 11 个拥有研究实验室的永久职位 其他的学生则在世界各地的政府或行业任职 我很为他们感到骄傲, 并把他们视为我的家庭成员 通过他们, 我的理想已经传遍了全美国, 也传到了世界其他地区 我的研究生是怎样通过与我一起工作而获益的呢? 我的学生跟我一起在欧洲核子研究中心的国际环境中工作, 他们有机会参与并见证物理学的重大发现 他们掌握了在巨大的时间压力下解决问题的能力, 这对他们来说是非常好的训练 他们得到的另一部分训练是竞争力 他们不能迟滞不前, 经常要与来自其他许多国家的年轻物理学家们进行友好的竞争 这种类型的训练在国际化 全球化的舞台上极为重要 是的, 我曾被警告, 亚洲女性在由白人男性占主导的领域中拥有一份事业是很困难的事 但是瓦萨和哈佛的 学位为我提供了面对这一挑战所必需的信心和资质 尤其重要的是, 瓦萨学院给了我独一无二的机会来美国 瓦萨已经在我的生命中发挥了举足轻重的作用, 并铺平了我职业生涯成功的道路 在我的职业生涯中, 我要感谢很多 但感谢榜上的第一名当然非瓦萨学院莫属 我对希格斯粒子发现的贡献中很大一部分属于瓦萨学院 这篇演讲也献给我 94 岁高龄的母亲黎英 : 她因是一个旧社会中国农村女孩而不准上学, 但她认为教育对她的孩子们极为重要 这篇演讲还献给我的弟弟余明伦和他的妻子琳 (Lynne), 他们给我的友谊以及他们对母亲的悉心照顾对我有永恒的影响 也献给我的丈夫吴大峻, 他极力地支持我的事业 我心怀感激地衷心感谢威斯康辛大学和美国能源部对我研究的巨大支持 1963 年, 我像你们一样在这日落湖 (Sunset Lake) 畔, 喜出望外 就是在这里, 我决定, 将我的一生奉献给科学, 并为人类做出有意义的贡献 从那时起, 我在生活和科学中经历过许多发现的喜悦 探寻可能是漫长的, 也可能是艰难的 很多时候, 它是既漫长也艰难的 当遇到挫折, 你跌倒, 你重新站起来 在我们世界的每一个层面, 从科学到社会, 到艺术乃至它们之间的一切领域, 我们都需要你们 你要相信自己 你要忠于自己的决心 你们一定会做得很好 在过去的四年中, 瓦萨学院已经赐予你们友谊 创造力和坚韧 当你离开这里后它们会助你实现伟大的目标 今天, 瓦萨学院授予你学位 而你的决心将是你在未来的征程上最有价值的财富 当别人犹豫时你必须坚信, 当别人手足无措时你必须果断行动, 当别人退缩时你必须引领前行 你不能等别人来邀请你! 瓦萨学院 2014 届的毕业生们! 正直地生活, 让你们的良心引导你前进 成为先驱, 跟随你们的心愿, 贡献于人类的未来 带着瓦萨学院的教育和百折不挠的毅力与决心, 成功将会在你和你的使命前方出现 有信念, 幸运就会随之而来 再次感谢你们使我有如此荣幸做这次演讲 祝贺瓦萨学院 2014 届的毕业生们! 6 吴大峻 (Tai Tsun Wu), 理论物理学家, 哈佛大学教授 他是杨振宁先生的学生以及最成功的合作者之一 数学文化 / 第 5 卷第 3 期 99