女性物理学家莎拉琪克:我永远不会放弃物理

昨天

她用实际行动证明,在物理研究方面,女性不比男性差。

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编者按:2020年初,物理学家米里亚姆·莎拉琪克因“对固体和分子磁学中电子传输物理学的基本贡献”而被选为2020年美国物理学会研究卓越成就奖章获得者。在她的职业生涯中,虽然遭遇过性别歧视、家庭变故,但仍在专业领域的研究中建树颇丰。她用实际行动证明了女性科学家的“坚韧品质”。本文来自《纽约时报》,作者,原文标题“Myriam Sarachik Never Gave Up on Physics”。

图片摄于2020年8月25日|摄影Calla Kessler|

近藤效应的证明人

1963年,米里亚姆·莎拉琪克(Myriam P. Sarachik)解决了她所在领域的一个重大问题。

近几十年,物理学家们注意到某些金属在电阻方面表现出奇怪的特性:通常情况下,金属温度越高,电流通过金属就变得更困难,电阻升高;反之,电子容易移动,电阻降低。但有些时候,随着金属不断冷却,电阻反而开始上升,这让物理学家们百思不得其解。

在近代,这一现象被称作近藤效应(Kondo effect)。之所以用日本物理学家近藤俊(Jun Kondo)的名字命名,是因为他成功地解释了这一现象。近藤效应被认为是理解电子在固体中反应的重要因素。

但是近藤是一名理论家而非实验家,他不是第一个证实自己理论的人,这一理论最终是由莎拉琪克博士证实的。

87岁的莎拉琪克现已退休,在此之前她在纽约城市学院(City College Of New York)担任了半个多世纪的物理学教授。

这项实验让她获得了美国物理学会(American Physical Society)最高荣誉——研究卓越成就奖章(Medal For Extrational Achievement In Research)。但这只是莎拉琪克博士无数的成就之一而已。

为女性打开科学大门

2020年1月份,她在华盛顿举行的颁奖仪式上说:“那么,我现在站在这里了。这一切都非常不可思议,因为我差点没能进入这个领域。”

她的物理学职业生涯始于上世纪。苏联在1957年发射了第一颗人造卫星,在1961年把第一位宇航员尤里·加加林(Yuri Gagarin)送上太空。彼时美国正和苏联竞相进行太空和科学竞赛,美国大学陆续建立和扩建物理系,行业就业机会也很多。

但即使身处科学的黄金时代,莎拉琪克博士这样的女性也并未被鼓励参与其中。

在验证近藤效应两年之前,莎拉琪克屈于当时大众的期望,在纽约哥伦比亚大学完成博士学业后就搁置了自己的物理研究工作。她回归家庭,照顾自己新出生的小女儿凯伦(Karen)。

回忆这一切,她说:“我在家里呆了一个月,然后我意识到自己要活不下去了。”

她的丈夫菲利普(Philip)是哥伦比亚大学电气工程的助理教授。他那时候也督促莎拉琪克重回研究领域。“我宁愿雇一个保姆照顾凯伦,也不想故一个精神科医生(照顾莎拉琪克)。”

但当她去纽约的某个物理会议上找工作时,情况并不如意。与她哥大的同学不同的是,她并没有受到任何面试邀约。“我什么都没有,什么结果都没有。我开始变得不开心,非常非常不开心。”

绝望之中,她去找自己以前在哥大的教授保利卡普·库施(Polykarp Kusch)。“我请求他帮帮我,他却来和我争论。他说:‘你并不是真的想做你以为自己想做的事。你不想做研究。也许你可以找一个兼职的老师工作。’然后我说:‘不,我就是想做研究。’”

最终教授屈服了。“他说:‘好吧米里亚姆,我们会雇佣你。我不知道你为什么想这样做。但如果这是你心中所愿,你当然有权利去尝试一下。”

在后来的一次采访中,莎拉琪克这样评价库施:“他有偏见,我们人人都有偏见,但他愿意超越偏见去做事。”

转天,莎拉琪克就收到了位于新泽西州AT&T研究部门的比尔实验室的电话。贝尔实验室在当时是一个先锋性的基础研究圣地。莎拉琪克说,她被录用的职位相当于两年的博士后职位。

在全新领域做尝试

在比尔实验室里,这个关于电阻的古怪问题吸引了她的注意。她说:“没有人知道这是为什么。”

实验室里的其他人都在研究铌、钼等微量元素或者含有铁元素的合金。少量的铁有时候会在材料中呈现出磁铁的特性。莎拉琪克却专攻这些磁性合金的电阻变化与温度的关系:从零下459华氏度到零下350华氏度间,电阻与温度的变化是怎样的。

测量电阻其实很简单,高中的实验室就能做出来。控制超低温也不是什么难事。尽管如此,莎拉琪克却觉得这个全新的领域值得尝试。

在铁出现磁性的情况下,她观察到电阻反常地随着温度的下降而增加。而当磁性消失时,电阻回归正常:随着温度的下降而下降。

莎拉琪克的这一发现引起了近藤的注意,后者提出的计算表明,在合金逐渐冷却的情况下,磁性原子会导致电子散射,进而增加阻力。

莎拉琪克说,当近藤向她发送自己的论文的早期版本时,她就立马意识到自己的实验符合他的计算。她的实验首次证实了近藤效应。

但她的成就并没有得到重视,包括贝尔实验室的同事们都忽视了她的贡献。“多年来我一直没有得到认可。”

很快她就开始找新工作了。她回忆说自己在实验室的员工中排名倒数第三,在两年任期结束后,她没有得到留用机会。那时候她丈夫也没有得到留任哥伦比亚大学的机会,所以两个人决定离开纽约。

如今,两名已婚学者可能会选择去同一家公司或者学校,以达到某种平衡。但是在60年代,这样的妥协并不多见,丈夫的工作永远是最重要的,而向妻子提供一份工作常常被认为是有裙带关系的结果。

结果是,菲利普收到了密西根大学和马里兰大学等一流大学的邀请,而莎拉琪克仅申请到了马里兰大学临时博士后的职位。

菲利普所在的研究室也给莎拉琪克了一个职位,但是工资比男性低几千美元。她拒绝了这份工作,虽然这在当时是一种普遍行为,虽然她当时没有别的选择。

莎拉琪克决定继续走物理学的路。“我不是一个投降者,我不会投降。”

悲伤与韧性

莎拉琪克有一个动荡的童年,因此常常觉得难以适应环境。她出生在比利时的犹太教家庭里,那时候在隔壁的德国,希特勒的力量正在日益壮大。他们一家通过假证件和贿赂才逃离集中营,然后一路逃到古巴,再奔向纽约。她是最早进入布朗克斯中学(The Bronx High School of Science)的女孩,之后又读了巴纳德学院,接着在哥伦比亚大学上了物理课。

在她开始学习物理的年纪,科学的大门正慢慢向女性打开。“如果我早生20年,我不认为自己有机会学习物理。”

她后来的丈夫在研究生的课上遇见了她,并鼓励莎拉琪克学下去。“他非常支持我,给了我空间,让我去做自己的想做的事。”

1964年,当米里亚姆·莎拉琪克找工作四处碰壁时,菲利普表示愿意把自己的Offer转让给她,直到她自己在同一片区找到了工作。她的丈夫说:“我手上有足够的机会,但是她没有,所以两个人在同一地区扎下根来是很难的。”

最终,当菲利普入职纽约大学之时,莎拉琪克也加入了纽约城市学院。几年之内,她从助理教授被提升为终身教授,她的事业蒸蒸日上。

再后来,她的小女儿利亚(Leah)被谋杀了。

在1月份的演讲中,莎拉琪克用平静的语气说:“我的家庭受到了毁灭性打击,这比我失去10年至15年的工作经验更痛苦,在座的一些人应该了解这件事。”

1970年,在秋季学期开始的时候,家里的保姆开着莎拉琪克夫妇的车,载着他们的小女儿一去不复返,大女儿凯伦则被留在家里。12天后,警方发现保姆吞服大量安眠药后死在车里。小女儿的尸体则在一个月后被发现。

莎拉琪克从此在公寓的墙上刺满了针。于此同时,她还帮自己的研究生拿到了学位,教了一些课。

渐渐地,她重新回归研究。

1980年左右,当她想要继续自己的研究时,她发现自己在纽约城市学院物理系的实验室已经变成了“垃圾储藏室”。莎拉琪克发消息要求其他人移走自己的物品,但是没有人回应。随后她又发消息,称没有人来领的物品都会被当成垃圾处理掉。

她终于用这种方式“夺”回了自己的实验室。

大概在这个时候,佛罗里达州塔拉哈西国家高磁场实验室的首席科学家劳拉·格林(Laura H. Greene)和莎拉琪克进行了第一次会面。格林那时候刚刚加入贝尔实验室,而莎拉琪克加入该实验室已经是20年前的事情了。

格林说:“我不知道她刚刚重新回归物理学研究,我知道她身上发生了不幸的事。”

格林那时候刚刚转了物理研究的方向,需要大量学习莎拉琪克的研究成果。格林回忆说:“她的耐心是无限的,而且很擅长解释问题。”

新的篇章

在莎拉琪克第二阶段的研究中,她成了打破常规的代名词。

她开始研究一些二维材料(通常是绝缘体)如何变成导体。很多理论家都对此表示质疑。格林对此评价道:“这(些研究)太超前了,她把研究推到了极致。”

的确,理论学家们无法解释她的实验成果。

莎拉琪克还领导了一些实验,探索像磁铁一样的分子的量子反应。这些分子的两级都由几百个原子组成,可以在寒冷的条件下自发翻转。对于这种翻转,古典物理学一直不予承认。

另有一些科学家也想要证明这一点,但当时这些材料只能被制成粉末。这些晶体斑点的磁场指向随机的方向,证据并不充分。

莎拉琪克有一名学生叫乔纳森·弗里德曼(Jonathan Friedman),他提出了一种解决方案:将粉末混合到液体胶里,将混合物放置在超强的磁场中。胶水干了以后,晶体仍然指向同样的方向。这时候数据就变得清晰且令人信服。

研究结果有怎样的影响呢?“这个领域以专题研讨会开始,以上千名理论家和实验家为之工作结束。”雷曼学院和纽约城市大学研究生中心的物理学教授尤金·丘德诺夫斯基(Eugene Chudnovsky)这样评价。“她(指莎拉琪克)是一名好的物理学家,因为她非常聪明。”丘德诺夫斯基提名莎拉琪克授予美国物理学会奖章。

在颁奖典礼上,她回顾了自己的物理学生涯:

“在物理方面,女性不比男性差也不比男性好。但女性——至少是我这个年龄段的女性——会展示出更强大的韧性,一种坚韧,一种决不会被推出局的意志。”

译者:Michiko

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