莉泽．迈特纳（Lise Meitner）──散发人性光辉的核子物理学家

莉泽．迈特纳（图/ www.alltomvetenskap.se）

二十世纪初期，原子核物理获得飞跃性进展，从确立原子结构、发现同位素、 到核分裂的研究等等，再再改变人类对世界的理解。虽然接受高等教育的女性当时极为罕见，她们的身影依然在近代物理史留下不可抹灭的痕跡；其中，有个名字常跟玛丽．斯克沃多夫斯卡．居礼[1]相提并论。

原本无法就读大学而打算当法语老师的她，几经挣扎，获得物理大师波兹曼[2]和普朗克[3]指导，逐渐成为独当一面的科学家，却连续多年没有工作和薪水，连出入研究室都因性别身分备受限制；当事业如日中天，又因犹太人血统必须捨弃一切。她在陌生国度做出毕生最大贡献，却因缘际会与诺贝尔奖失之交臂；同时，她好相处、与人为善、爱好和平，也是第二次世界大战期间唯一拒绝参与原子弹研发的核物理专家──这就是核子物理学先驱莉泽．迈特纳（Lise Meitner）。

开明家庭和贫乏的教育

在1878年11月7日[4]的维也纳，莉泽．迈特纳出生於关系亲密、作风开明的小康家庭裡，在八个小孩中排行老三。她的父亲虽是律师，但兴趣广泛，家裡也常常聚集各色各样的访客，好比议员、作家、棋士和律师等；莉泽和兄弟姊妹们，就在这样多元丰富的家庭环境下长大。虽然莉泽的父母均为犹太裔，但他们从不强加犹太传统信仰在子女身上，对子女的教育亦十分注重。

莉泽八岁就表现出对数理的爱好，然而在十九世纪末的奥地利，给女孩的学校教育只到国中为止，相当贫乏，不仅无法和大学课程衔接，当时大学也不让女性入学。即使莉泽展现了科学天赋，也不可能有机会接受高等教育。因此，莉泽原本打算毕业后安分当个法文老师。

幸得名师

从1897年起，奥地利大学逐一敞开各学院的大门，女性只要通过高中同等学力测验便可入学。莉泽为弥补遗漏的课业，接受了两年密集家教；很幸运地，数学和物理老师正巧是维也纳大学讲师，有时会将大学裡的实验器材拿来展示──这不但是难得的机会，也在莉泽心中留下深刻印象。1901年，23岁的莉泽从激烈竞争中脱颖而出，成为奥地利稀有的女大生。

莉泽大二的时候，曾一度担任维也纳大学教授的知名物理学家波兹曼回到维也纳授课，听眾挤爆会场，连报社都派了记者出席。莉泽事后回忆：「他的讲座是我听过最杰出、最激励人心的。他对教给我们的一切，都抱持相当大的热情，每次我们听完离开都感觉到全新、惊奇的世界就展现在眼前。」

到1906年波兹曼悲剧的自縊[5]为止，莉泽足足有四年时间得以面对面感受这杰出物理学家对科学的热爱。她深深受到波兹曼影响，终其一生都将科学事业视为追寻真理的艰苦奋斗；甚至，因为波兹曼助理的啟发，让莉泽选择了原子核物理的道路。

波茲曼（图/ 维基百科）

柏林的良师益友

1906年，莉泽得到博士学位。当时，她唯一的出路只有中小学老师一途，但那不是她想要的──她希望更深入地理解物理学。隔年，莉泽来到柏林进修，除了沟通方便、以及波兹曼长年旅居德国的因素之外，更为了大名鼎鼎的普朗克。

德国的大学虽然不收女学生，但普朗克慷慨答应了莉泽旁听的请求，心中却也不禁怀疑这个小女生的能耐。莉泽在回忆录裡表示：「他很亲切地接纳了我，不久后还邀请我到他家。第一次前往拜访时，他对我说：『但妳已经是博士了！妳还希冀什么呢？』我回覆，希望能更真确理解物理，他只讲了些场面话，没有继续深入话题。我自然认为他对女学生没有太高评价，而在当时，人们大概也是这么想。」[6]

普朗克对女性发展物理专业虽然有所保留，却很欢迎莉泽拜访。尤其，普朗克音乐造诣极佳，一群人往往在普朗克家办起小型音乐会；普朗克弹钢琴，访客们拉小提琴──爱因斯坦也是这社交活动的常客兼合奏者。

普朗克是继波兹曼之后，对莉泽产生重要影响的物理学家，后来亦成为她的良师益友。莉泽在柏林的艰困生活，幸得普朗克温暖支持；此外，她也和普朗克两个女儿发展出极佳的友谊。莉泽虽本性含蓄，对交友却很有一套；她在柏林认识了一群年轻物理学家，都喜好音乐和户外活动，并成为终生的朋友，例如日后的诺贝尔物理奖得主法兰克[7]和冯．劳厄[8]。冯．劳厄曾经表示，因为莉泽的善良和体贴，才让他从某些无法原谅自己的情绪裡释放出来；他不但珍视和莉泽的友谊，在纳粹统治德国期间，也常和莉泽互相支持、打气。

普朗克（图/ 维基百科）

研究伙伴和性别限制

在普朗克的私人音乐会裡，还有另一位参加者──1906年才离开拉塞福[9]研究团队回到德国的奥托．哈恩（Otto Hahn）[10]。他热爱交际、不拘礼数，没想太多就邀莉泽一起进行放射性研究。刚来到陌生国度的莉泽，在人际关係上显得相当害羞，但她很快就发现哈恩会是未来宝贵的同事兼朋友，她说：「哈恩和我年纪相仿、非常不拘小节。我察觉，不管自己需要知道什么都能够尽情询问他。更何况，他在放射性领域声誉卓著；我相信他能教我很多。」

这一对化学家和物理学家的组合就这样开始了；他们在同一研究所合作了31年。然而，他们之间从未有过爱情火花，不会一起吃饭、散步，整整有十六年都以「哈恩先生」和「迈特纳小姐」尊称对方。

合作关系中的两人，地位相当不对等。哈恩在柏林大学化学研究所担任助理，莉泽却连建筑物大门都进不去──研究所所长费歇尔[11]担心长发容易引发火灾，严格禁止女性出入。在哈恩苦心劝说下，费歇尔才勉为其难让莉泽在地下室、有独立出入口的房间工作；莉泽不但无法踏足其他地方，连研究所的厕所都不得使用，只能到街上餐厅借厕所。对化学研究所而言，莉泽只是个不存在的人；一直要到1909年德国开放女性就读大学，莉泽才得以自由出入，化学研究所也才终于有了女厕。

从谷底翻身

莉泽待在柏林的头五年，发表将近20篇论文（大多是和哈恩合作撰写），这段期间她不但没有职位，也没有薪水，仅靠父母的微薄资助过活。1912年，柏林近郊的威廉大帝化学研究所[12]成立，哈恩受聘为研究人员，并担任放射性小组的组长。直到这时莉泽才终於得到第一份有薪水的工作──担任普朗克的助手，给学生考卷打分数。此时的莉泽，仍处在学术巨塔的最底层。

隔年，莉泽获聘为威廉大帝化学研究所正式员工后，又得到布拉格的工作（还有升迁的机会）。研究所主管费歇尔从普朗克那儿获悉此事，以薪水加倍慰留莉泽；尽管如此，职称和哈恩相同的莉泽，薪水却还是比哈恩低了许多。无论如何，莉泽终於开始步上轨道，她在给朋友的信中写到：「我全心全意喜爱着物理，我无法想像它不在我的生活中。」

发现鏷与建立声望

1914年第一次世界大战爆发，哈恩被军队的研发单位徵召，莉泽则志愿担任奥地利军操作X光的护士，照料在前线严重受伤的士兵。1916年，莉泽回到柏林继续研究工作，并在隔年得以组织自己的团队；如果不计入哈恩的结婚加给，现在她和哈恩是同一薪水等级了。

战争期间，哈恩只能偶尔休假返回柏林，所以基本上，大多时候莉泽都是独自工作。皇天不负苦心人，努力最终得到回报──他们成功分离并辨识出新元素「鏷」[13]，并在1918年的论文中发表这项成就。

1920年代，莉泽另闢途径，将研究重心转向蓬勃发展的核子物理领域，跟哈恩专长的放射性化学区分开来。虽然这个选择是基於科学考量，但对她的专业也有好处：少了哈恩的光芒，莉泽才得以树立自己独立科学家的身分。这段期间，莉泽靠着自己的研究工作，逐渐躋身世界一流科学家之列。因为她和哈恩的贡献，使得威廉大帝化学研究所受到全世界的广泛认可。

莉泽敲开了女性参与科学界的大门，先是获聘研究所教授一职，又於1922年得到柏林大学特许任教资格，是最早的女性编外讲师[14]之一；1926年，她担任柏林大学兼任物理教授，成为全德国屈指可数的女教授。

1920年在柏林举办的「小人物论坛」（Das bonzenfreie Kolloquium[15]）合影。
相片中人包括哈恩和万绿丛中一点红的莉泽，未来几乎都是赫赫有名的科学家[16]。
（图/ A Picture Gallery of Famous Physicists）

逃离德国

纳粹在1933年掌权后，莉泽旋即被柏林大学免职，连柏林大学举办的学术会议都不得参加；虽然研究所的工作保住了，但全德国风声鹤唳，许多犹太科学家都被迫去职，莉泽也不由得开始思考离开德国的可能。只不过，莉泽从德国白手起家至今二十餘年，好不容易有了一点成就，并建立自己的团队；五十几岁的她，想到要离开团队和合作无间的伙伴，再次到陌生国度从头来过，怎么样都下不了决心：「我的小组是从无到有、自己一砖一瓦成立的，可说是我毕生心血。对我来说，要拋弃它是格外地困难。」

莉泽是奥地利公民，加上普朗克、冯．劳厄和哈恩是反对纳粹的，某种程度上还能保护她，但随着1938年3月德奥合併，她被解雇是迟早的事了。哈恩因为莉泽，长期遭到纳粹支持者攻击，这下子他也无法再承担那股压力，不得不要求莉泽离开。「他可说是把我拋开了。」莉泽在日记写着。

莉泽和哈恩，摄於1935年左右（图/ www.researchgate.net）

莉泽被迫离开，却连可用的护照都没有；纳粹也早已发布禁令，禁止任何技术／学术人员离开德国。她的国外朋友们想方设法运用各种管道，要将莉泽救援出来。为了莉泽的逃亡计画，研究所所长德拜[17]用暗语写了讯息给荷兰物理学家科斯特（Dirk Coster），请他火速赶来柏林；七月，莉泽草草收拾细软，只带了两个小行李箱和十马克、以及哈恩在道别时塞给她作盘缠的钻戒，与科斯特到达荷兰与德国交界──科斯特早已将边境守卫打点好，解决了出入境的难题。

诺贝尔物理研究所

虽然莉泽暂时安全了，事情却未尘埃落定；一旦德军攻占荷兰，逃亡情节就要再度上演。在大名鼎鼎的丹麦物理学家波耳安排下，1938年8月1日，莉泽赴任由斯德哥尔摩诺贝尔物理研究所仓促安排的职位。

负责接待莉泽的是物理学家西格巴恩[18]。因为研究领域相近，莉泽原本以为西格巴恩会欢迎她的到来；怎知，比莉泽年轻八岁的西格巴恩，研究风格与莉泽迥异，既没有邀请莉泽加入研究团队，也没有任何资源给她──对西格巴恩而言，莉泽可能不是很有价值的合作者。莉泽虽然拥有自己的实验室，但没有人手、没有设备、没有技术支援、甚至连钥匙都不齐全──情况跟她当初在德国地下室的时期像极了。

瑞典学院（Svenska Akademien）支付给莉泽的薪水相当微薄，她在德国的帐户也被冻结，无法提领。莉泽只能借钱度日，并和哈恩密集通信，一方面讨论研究，另一方面互吐苦水。

核分裂的诞生

同年稍晚，哈恩和才加入化学研究所没几年的史特劳斯曼（Fritz Strassmann）以中子撞击铀，得到了钡（Barium）──这下子让哈恩伤透了脑筋。根据当时理论，若以中子撞击铀原子核，顶多使铀原子核释出少数质子，并变成较轻一点的元素（例如镭），没想到却出现比铀要轻太多的钡！似乎铀原子核被中子撞得分裂了，这怎么可能？哈恩就像丈二金刚摸不着头脑，转而询问莉泽是否有办法解开谜团。

1938年12月，莉泽和同为物理学家的外甥傅里胥（Otto Frisch）来到瑞典西海岸渡假。在雪地裡，莉泽紧跟着滑雪的傅里胥，边走边思考哈恩的实验结果，想法也逐渐成形。理出头绪后，他们就地坐在树下，利用手边的小纸条做计算，检验他们的想法。

没几年前，年轻物理学家伽莫夫（George Gamow）提出液滴模型（Liquid Drop Model）[19]，将原子核形容成水滴；如同水滴靠表面张力凝聚，原子核内部也存在某种内聚力，能够将质子和中子结合在一起。莉泽和傅里胥发现，铀原子核内部的电磁斥力相当强大，几乎足以将凝聚原子核的力全数抵销──铀原子核就像极度不稳定的水滴，只要稍微受到一点刺激就可能分裂。

事情还没结束。莉泽计算了原子核分裂前后的质量差异，发现生成物的质量总和将比原来的铀原子核稍轻一些；这少掉的质量用爱因斯坦著名的质能互换公式E=mc2换算，正好跟新生成原子核的运动能量相符！一切都天衣无缝地接上了！当傅里胥回到哥本哈根，将热腾腾的研究成果告知波耳，只见波耳敲着自己的额头：「喔！我们是有多蠢呀！喔！这太美妙了！」

莉泽和傅里胥合著了这篇革命性论文，并借用生物学裡细胞分裂的概念，将此过程取名fission。从此，核分裂（nuclear fission）的概念诞生了。

史特劳斯曼日后回忆，当初多亏莉泽的强烈要求，他跟哈恩才完成惊天动地的核分裂实验。可惜的是，莉泽身为研究合作者，却被逼得逃离德国，无法亲身参与实验；不仅如此，因为德国政治的肃杀气氛，哈恩可能担心莉泽的犹太人身分太过敏感，在论文中不但没有将莉泽列为共同作者，也没有感谢莉泽的贡献。为此，莉泽虽然参与了实验前、中期工作，却没有得到回馈；哈恩则在1944年因为发现核分裂独得诺贝尔化学奖──况且，核分裂理论还是莉泽跟傅里胥提出来的！

中子撞击铀的核分裂示意图。（图/ 维基百科）

抗拒研发原子弹

第二次世界大战一触即发，人们很快意识到可以利用核分裂製作炸弹。德国以海森堡[20]为首，召集一批科学家（包括哈恩）研发原子弹[21]。1943年，莉泽接到同盟国研发核武的邀请，却断然拒绝了──她也是唯一拒绝参与研发原子弹的核物理学家。虽然这是个离开瑞典，并跟其他物理学家朋友一起工作的机会，「我绝不会和炸弹扯上关係。」她这么宣称。

战争结束后，一些人将莉泽形容为原子弹的犹太母亲，让莉泽颇为苦恼；好莱坞甚至根据以讹传讹的故事写了电影剧本，将莉泽描绘成冒着风险将原子弹机密从德国偷渡到瑞典的核物理学家。「从头到尾都在胡闹。」她向傅里胥这么表示；莉泽拒绝就拍摄电影一事帮忙，「我还宁愿赤身裸体走百老匯大道。」

遗珠之憾

1944年，诺贝尔化学奖单独颁给哈恩，许多物理学家，包括莉泽的朋友，都对此相当不解。何以莉泽和傅里胥的贡献完全没被考虑进去？虽然莉泽不是实验论文的共同作者，但确实和哈恩以及史特劳斯曼一起参与了研究；更何况，她还和傅里胥完美地解释了核分裂的理论机制。

即使抱着些许遗憾，当哈恩到斯德哥尔摩领取诺贝尔奖时，莉泽还是当起地陪接待老伙伴。在她写给朋友的信件中，沮丧之情显露无遗：「当发现哈恩在访谈中完全没提起我，也没讲到我们合作三十年的事，让我相当难受。」儘管如此，他们的友谊仍持续了一辈子。

虽然没有得到诺贝尔奖，莉泽的贡献却毋庸置疑。战后，她获得数不清的奖项与邀请，人们欢迎她，就像欢迎玛丽．斯克沃多夫斯卡．居礼那般。

柏林的莉泽．迈特纳纪念雕像。（图/ 维基百科）

从未失去人性的物理学家

1947年，莉泽离开诺贝尔物理研究所，但仍持续在其他单位进行研究，包括协助瑞典研发第一座实验性核子反应炉。她从未结婚、也没有子女，在瑞典待了二十几年后，1960年搬到英国剑桥，和傅里胥一家就近互相照应。1968 年10月27日，莉泽与世长辞，葬在英国乡间的教堂庭院裡，享年八十九岁。

莉泽．迈特纳一生几乎都为物理而活。她受到波兹曼啟发，展现对物理的热情，隻身前往德国打拼；在普朗克的照顾和哈恩帮忙下，她逐渐培养出独当一面的能力。莉泽为人友善、受欢迎，是最佳的交友对象；纳粹掌权期间，她更是靠许多朋友伸出援手，才能顺利逃离德国；即使因为诺贝尔奖和多年伙伴哈恩产生矛盾，她也从不说对方的坏话。莉泽支持和平使用原子能，坚决反对利用其製作杀人武器；她在晚年曾说，因为自己的工作间接帮助了核武的诞生，使她对物理无条件的爱降低了。

在科学成就上，莉泽曾获得46次诺贝尔奖提名（其中一次正是哈恩提名的），超过哈恩的39次；为了纪念她，元素䥑（Meitnerium）就是以她的名字命名。她生前曾说：「我常常感到自责，但作为物理学家，我没有一丁点愧对良心的地方。」她的墓志铭如同呼应一般，写着：「莉泽．迈特纳：从未失去人性的物理学家。」

奥地利和德国都曾发行莉泽．迈特纳纪念邮票。

参考资料

• Nina Byers and Gary Williams(2010), Out of the Shadows: Contributions of Twentieth-Century Women to Physics, Cambridge University Press.
• William H. Cropper(2004), Great Physicists: The Life and Times of Leading Physicists from Galileo to Hawking, Oxford University Press.
• Charles S. Chiu(2008), Women in the Shadows, Peter Lang Inc.
• Ruth Lewin Sime(1997), Lise Meitner: A Life in Physics, University of California Press.
• Lise Meitner(1964), Looking Back, Bulletin of the Atomic Scientists Volume 20, Issue 9.

注释

• [1] 即大家孰知的居礼夫人。
• [2] 路德维希．波兹曼（Ludwig Boltzmann），奥地利理论物理学家，在多数物理学家都还不相信原子、分子确实存在的时候，以微观尺度的分子运动诠释热力学第二定律。
• [3] 马克斯．普朗克（Max Planck），德国理论物理学家，因黑体辐射研究而提出能量量子化的概念，为量子力学奠基者。
• [4] 根据出生纪录，莉泽．迈特纳生於11月17日，但是不知为何，其后文件纪录均记载生日为11月7日，而且本人亦这么认知。
• [5] 波兹曼晚年因為生活和专业（学说不被接受）上的挫折，精神状况不佳，郁郁寡欢。
• [6] 历史文献也证实莉泽对普朗克的观察没错。
• [7] 詹姆斯．法兰克（James Franck，1882-1964），1925年诺贝尔物理奖得主。
• [8] 马克斯．冯．劳厄（Max von Laue，1879-1960），1914年诺贝尔物理奖得主。
• [9] 欧内斯特．拉塞福（Ernest Rutherford，1871-1937），物理学家。最知名的事蹟乃根据散射实验结果确立了拉塞福原子模型；也是质子（proton）的命名者。
• [10] 德国放射化学家。
• [11] 赫尔曼．埃米尔．费歇尔（Hermann Emil Fischer，1852-1919），1902年诺贝尔化学奖得主。
• [12] 威廉大帝化学研究所（Kaiser-Wilhelm-Institut für Chemie）现为马克斯．普朗克化学研究所（Max Planck Institut für Chemie），亦称奥托．哈恩研究所（Otto Hahn Institute）。
• [13] 1913年，鏷234（protactinium-234）由法扬斯（Kasimir Fajans）和格林（Oswald Helmuth Göhring）首次发现，并被命名为Brevium。哈恩和莉泽．迈特纳於1918年的论文里提出的，是比鏷234更稳定的同位素鏷231，命名為Protoactinium。最后，国际纯化学和应用化学联合会（IUPAC）在1949年正式命名其为「鏷(Protactinium)」，并确认奥托．哈恩和莉泽．迈特纳为发现者。
• [14] 编外讲师（女性为Privatdozentin，男性为Privatdozent）指的是德语系国家里，通过认证可以就特定领域在大学授课、指导学生者。
• [15] 原文的bonzenfreie意指没有大人物。
• [16] 例如1943年诺贝尔物理学奖得主斯特恩（Otto Stern）、1925年诺贝尔物理学奖得主法兰克（James Franck）、1922年诺贝尔物理学波耳（Niels Bohr），1943年诺贝尔化学奖得主德海韦西（Georg de Hevesy）、进行拉塞福散射实验并发明盖格计数器的盖格（Hans Geiger）、1925年诺贝尔物理学奖得主赫兹（Gustav Hertz）。
• [17] 彼得．德拜（Peter Debye，1884-1966），1936年诺贝尔化学奖得主。
• [18] 曼内．西格巴恩（Manne Siegbahn，1886-1978），1924年诺贝尔物理奖得主。
• [19] 波耳和惠勒（John Wheeler，1911-2008）也将此模型做了更进一步的发展。
• [20] 维尔纳‧海森堡（Werner Heisenberg，1901-1976），1932年诺贝尔物理奖得主，量子力学创立者之一。
• [21] 相关故事可参考王道还老师的文章。

文章摘自 泛科学（http://pansci.asia/archives/108800）