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利昂娜·伍茲

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利昂娜·伍茲·馬歇爾·利比
利昂娜·伍茲·馬歇爾1946年於芝加哥大學
出生(1919-08-09)1919年8月9日
 美國伊利諾伊州拉格蘭奇
逝世1986年11月10日(1986歲—11—10)（67歲）
 美國加利福尼亞州聖莫尼卡
公民權 美國
母校芝加哥大學
知名於參與曼哈頓計劃
科學生涯
研究領域物理學
機構
博士導師羅伯特·S·馬利肯
其他指導者斯坦尼斯瓦夫·羅佐斯基（英語：Stanisław Mrozowski）

利昂娜·伍茲（英語：Leona Woods，1919年8月9日—1986年11月10日），亦稱利昂娜·伍茲·馬歇爾（Leona Woods Marshall）和利昂娜·伍茲·馬歇爾·利比（Leona Woods Marshall Libby）[注 1]，美國物理學家，曾協助建立人類史上首個核反應堆與首枚原子彈。

早在23歲，伍茲就參與了世界上首個核反應堆Chicago Pile-1的建設，她是導師費米領導的項目團隊中最年輕的一員。此外，伍茲在建立和使用實驗所需的蓋革計數器上起到關鍵作用。反應堆成功運轉並達到自持狀態時，她也是唯一在場的女性。曼哈頓計劃中，她與費米合作；同時，她曾與第一任丈夫約翰·馬歇爾（John Marshall）一同解決了漢福德區鈈生產廠氙中毒的問題，並負責監督鈈生產反應爐的建造和運行。

戰後，她加入恩里科·費米研究所，隨後先後供職於普林斯頓高等研究院、布魯克黑文國家實驗室和紐約大學，並於1962年成為紐約大學教授。她的研究方向包括粒子物理、天體物理和宇宙學。1966年，她與馬歇爾離婚，轉而與諾貝爾獎得主威拉得·利比結為伉儷。此外，她還是科羅拉多大學的教授和蘭德公司的職員。晚年，她關注生態環境問題，發明了一種利用樹木年輪中同位素比例來研究氣候變化的方法。同時，她強烈支持用食品輻照作為消滅有害細菌的手段。

早年生活

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1919年8月9日，利昂娜·伍茲出生於美國伊利諾伊州拉格蘭奇的一個農場，她的父親名叫懷特思爾·伍茲（Wreightsill Woods），是一位律師，母親名叫瑪麗·霍爾德內斯·伍茲（Mary Holderness Woods）。利昂娜·伍茲在五個孩子中排行第二，她還有兩個姐妹和兩個兄弟[1][2]。她14歲時便從里昂鄉鎮高中（英語：Lyons Township High School）畢業[1]，之後入讀芝加哥大學，主修化學，19歲時得到了理學士學位並畢業[2][3]:28–9。

1939年，伍茲的摯友西奧多·帕克（Theodore Puck）正在諾貝爾物理學獎得主詹姆斯·弗蘭克手下做研究生，弗蘭克與學生的合作方式如同古希臘的逍遙學派，他會組織一群人一道研究討論；經過一次與帕克的談話，伍茲便決定選擇弗蘭克做自己的導師[3]:28-9。順利通過化學學科的資格考試後，她與弗蘭克接觸，表達了這一願望[3]:29。弗蘭克接納了她，卻也警告說：「你是位女士，你會被餓死的[注 2][3]:30。」雖然弗蘭克看上去沒有營養不良，但伍茲還是當真了，她轉而去做了羅伯特·S·馬利肯的研究生，這位教授26年後也成為了諾獎得主[3]:30。

馬利肯允許她在雙原子分子光譜學領域自行選擇研究課題，並在其登上《物理評論》前，為她數次修改了畢業論文[3]:30。她的博士論文《論氧化硅的波段》（On the Silicon Oxide Bands）[6]，經由馬利肯和波蘭化學家斯坦尼斯瓦夫·羅佐斯基（英語：Stanisław Mrozowski）的指導修編，最終在1943年被接受[2]。伍茲曾回憶，馬利肯兩次跟她說「的確沒白教我[3]:30。」她寫道，馬利肯手下的學生都「同意這是馬利肯對人的最高稱讚[3]:30。」

曼哈頓計劃

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芝加哥

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1942年伍茲寫作畢業論文時，她是馬利肯戰前指導的最年輕、也是最後一位學生。因為同學都忙於戰爭相關的工作，她只好一個人工作科研。此時，她結識了另一位正與費米合作的核物理學家，赫伯特·安德森（英語：Herbert L. Anderson）。兩人私交甚篤，每天下午5點一道在密歇根湖游泳。從伍茲的研究中，安德森發現她對真空技術很是熟練。於是，她的博士生涯一結束，安德森就僱傭她來負責三氟化硼探測器，測量中子通量。[3]:85

1942年12月2日見證Chicago Pile-1首次達到自持狀態的所有人的簽名。右上角的第一個是利昂娜·伍茲。

當時，費米的團隊正在芝加哥大學一個廢棄的橄欖球場看台下建設核反應堆，即Chicago Pile-1[7]。項目另一位物理學家沃爾特·津恩（英語：Walter Zinn）不願讓女士參與堆砌石墨塊一類髒活，於是伍茲就在探測器和熱電偶上做了大量工作，並用自己的一堆石墨測量了鐳和鈹對錳箔的作用效果，由此得到了校準各類探測器所需的中子截面數據[3]:86–7。反應堆首次達到自持狀態時，她是在場唯一一位女性。由於是首次嘗試鏈式反應，不確定性極大，現場氣氛很是緊張，伍茲卻絲毫沒有恐慌，甚至向費米問道：「我們什麼時候開始害怕了？[8]:197」

費米的妻子勞拉（Laura Fermi）如此回憶伍茲：「（她是）一個高挑的年輕姑娘，長得像個運動員，可以擔當男人的工作，而且做得絲毫不差。她是恩里克小組組裡唯一的女物理學家，她的母親與她一樣精力無窮，幾乎靠一己之力在芝加哥附近經營着一家農莊。為了緩解她母親的工作負擔，利昂娜把自己的時間一分為二，一部分貢獻給原子，一部分貢獻給馬鈴薯。」[8]:179

同項目里的科學家們一樣，伍茲對核輻射的風險並不放在心上。一天下午，她與威拉得·利比合作，焊接一個裝着鐳鹽和鈹金屬的罐子，在這期間，她的身體吸收了200倫琴的輻射，白細胞足足下降了一半。醫生們警告她，一位女性一生只有有限數量的卵細胞，暗示核輻射會影響她的生育，但她卻對此表示懷疑，一心只想着那個重要的罐子是不是焊接好了。[3]:154-5

1943年7月，伍茲與約翰·馬歇爾結婚，並很快懷上了孩子。她把此事告訴了費米，他們一道瞞住沃爾特·津恩，怕後者堅持讓她遠離反應堆。為此，她甚至用寬鬆的藍粗棉布工作衫遮住懷孕的肚子[3]:164。懷孕期間，她還得坐着沒有暖氣的軍用大巴上班，「每天早上都踩着點趕到，開始工作前每每嘔吐[3]:164-5。」第二年她生下了一個男孩，起名叫做彼得（Peter）[2]，之後僅僅休息了幾天，就又返回了工作崗位[3]:164。當年，試驗取得初步成功，研究團隊帶着設備儀器遷出芝加哥大學的冶金實驗室，入駐同在芝加哥的阿貢國家實驗室[3]:165-7。

漢福德

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1944年，利昂娜·伍茲的丈夫約翰·馬歇爾被分配到漢福德區，之後她本人也遷居於此，加入了他們的團隊[9][10]。科學家們此時正準備啟動漢福德區的第一個反應堆，這些大型的反應堆將會生產出製造原子彈所需的原材料鈈。科學家們於是輪班照看它，約翰·馬歇爾等人值白班，費米和伍茲值夜班，唐納德·休斯（英語：Donald J. Hughes）和約翰·惠勒值中班[注 3][3]:181–3。照料漢福德區的反應堆的這段時間，馬歇爾夫婦把兒子交給了伍茲的母親撫養[12]:162。

反應堆成功啟動，但數小時後功率迅速下降，隨即關停了。伍茲猜測這可能是因為水泄露，而不是放射性毒物溢出。然而，夜間反應堆又啟動了一次，卻仍以「熄火」告終。運轉時間表明放射性毒物的確是問題所在。科學家們用計算尺和計算器算數，最終測定出了毒物的中子截面，並斷定它是氙-135。幸運的是，杜邦的工程師們為反應堆多加了50%的燃料棒，這超出了物理學家們最初的要求，把這部分啟動後，反應堆也隨之開始運轉了。[3]:181–3

體會

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多年以後，談及參與曼哈頓計劃的感受，伍茲說道[12]:163：

我覺得每個人都心驚膽戰的，生怕開發原子彈的方式出錯，而讓德國人搶在前頭。這是一種永久存在的恐慌，因為我們項目的領導者們都曾在德國學習，他們深知德國科學家的水準。領導們恐慌憂懼，這份憂懼也傳染給我們。如果德國人率先搞出了原子彈，我不知道這世界會發生什麼，肯定大不一樣吧。希特勒嚴令驅逐猶太人，二戰隨即爆發，那時德國的物理還領先全球，在任何方面。一段很令人膽寒的日子。

我當然能回憶起投放原子彈時我的感受。我的姐夫[注 4]是計劃進駐佐世保灣（Sasebo Harbor）的第一艘掃雷艇的艦長，我的弟弟[注 5]是海軍陸戰隊成員，在沖繩用火焰噴射器作戰。我很確定，如果美國入侵日本本島，這些人都活不下來，很顯然，戰爭會接着打，50萬美國士兵將喪生，更別提日本人了。我們都知道柯蒂斯·李梅將軍用燃燒彈攻擊日本，但沒人提及這次屠殺。他們覺得廣島和長崎的原子彈跟燃燒彈差不多，也是屠殺。

他們錯了！

我絲毫沒有悔恨。我認為我們做得很正確，而且別無他法。是，我知道有人說投在長崎的第二顆原子彈其實沒必要。但是如果你在戰場上，我想你不會站着遊手好閒，還去問「這麼做對不對」一類問題。

戰後經歷

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戰後，利昂娜·伍茲回到了芝加哥大學，加入原子能研究所（Institute for Nuclear Studies，現恩里科·費米研究所）[2][14]。她參與到重水反應爐Chicago Pile 3（英語：Chicago Pile 3）的建設中，找出了一種使中子束百分之百自旋極化的方式，並測定了多種材質中子的折射率[15]:118。1949年，她的第二個孩子約翰·馬歇爾三世（John Marshall III）出生[2]。1953年，她成為芝加哥大學助理教授[14]。

1942年12月2日，Chicago Pile-1首次達到自持狀態。1946年二戰結束後，當年在場的人在芝加哥大學再次合影。伍茲是唯一的女性。

費米1954年去世後，他領導的研究團隊隨即散夥[4]，馬歇爾夫婦開始分居兩地。約翰·馬歇爾回到洛斯阿拉莫斯實驗室，伍茲便成了單身媽媽[2]。1957年，她成為普林斯頓高等研究院的一員[14]，次年她又加入布魯克黑文國家實驗室，這時物理學的研究方向正在從核技術轉移向基本粒子。1960年，她加入紐約大學物理學系，擔任副教授一職，兩年後升為正教授[2]。

1965年，她成為科羅拉多大學博爾德分校的教授，參與高能物理、天體物理和宇宙學方向的研究。之後她被蘭德公司聘任，並為該公司工作至1976年。1966年，她與約翰·馬歇爾離婚，1960年的諾貝爾獎得主威拉得·利比成為她第二任丈夫。其後，她加入利比所在的加州大學洛杉磯分校，在那裡她擔任環境學、工程學、考古工程、核工程和航天機械方面的訪問教授[2][14]。

晚年，她對生態環境問題產生興趣，還發明了一種用樹木年輪中的多種同位素推定溫度和降水變化的方法，為氣候變化研究鋪就了一道新的道路[14][16]。她和威拉得·利比一樣，都強烈支持食品輻照來消滅食物中的有害細菌，並鼓勵放寬對這種滅菌手段的法律管制[17]。她提出，與其噴灑馬拉硫磷這樣有毒性的殺蟲劑，不如用伽馬射線處理那些已經被地中海實蠅污染的水果[18]。

伍茲還是一位多產的作家，一生發表了兩百餘篇論文[18]。在供職蘭德公司期間，寫了一本名叫《為月球創造大氣層》（Creation of an Atmosphere for the Moon，1969）的書。此外她還寫著一部自傳《鈾人》（The Uranium People，1979），記述了早期核研究的歷史[19]。丈夫利比1980年去世後，她與賴納·貝格（Rainer Berger）一同編輯了利比的論文集，並以《諾貝爾獎得主威拉得·利比一生的工作》（The Life Work of Nobel Laureate Willard Libby，1982）為題出版。她最後一篇論文是1984年刊出的，內容有關類星體的研究[2][14]。

1986年11月10日，利昂娜·伍茲逝世於加利福尼亞州聖莫尼卡的聖約翰醫學中心（英語：Saint John's Health Center）[18][20]，死因是麻醉導致的中風[21]。身後留下了她的兩個兒子，彼得和約翰，四位祖孫[18]，以及她第二任丈夫的兩個女兒，珍妮特·伊娃·利比（Janet Eva Libby）和蘇珊·夏洛特·利比（Susan Charlotte Libby）[1]。

部分作品

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  • 《為月球創造大氣層》（Creation of an Atmosphere for the Moon，1969）
  • 《五十個亟待解決的環境問題》（Fifty Environmental Problems of Timely Importance，1970）
  • 《另外五十個亟待解決的環境問題》（Fifty More Environmental Problems of Timely Importance，1970）
  • 《鈾人》（The Uranium People，1979）
  • 《顛倒的宇宙學和失蹤的中微子》（The Upside Down Cosmology and the Lack of Solar Neutrinos，1980）
  • 《諾貝爾獎得主威拉得·利比一生的工作》（Life Work of Nobel Laureate Willard Frank Libby，1982）
  • 《二氧化碳與氣候》（Carbon Dioxide and Climate，1982）
  • 《曾經的氣候：樹木溫度計、商品和人類》（Past Climates: Tree Thermometers, Commodities, and People，1983）

注釋說明

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  1. ^ 伍茲的第一任丈夫是約翰·馬歇爾（John Marshall），第二任丈夫威拉得·利比（Willard Libby），因此除原名外她還有兩個姓氏。
  2. ^ 或暗指科學研究當時主要由男性主導[4]，並且需要極大的精力付出。此外亦有論者明確指出，在1930和40年代，女性從事科研的前景極為慘澹[5]。
  3. ^ 「中班」（swing shift）指下午結束前至午夜的一班，如16點至0點。在晚年的一次訪談中，伍茲的說法與自傳矛盾，她提到丈夫約翰值夜班，而她負責下午[11]。
  4. ^ 此處原文為brother-in-law，具體是丈夫的兄弟還是姐妹的丈夫已不可考。
  5. ^ 此處原文為brother，有來源表明應是弟弟[13]。

參考來源

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  1. ^ 1.0 1.1 1.2 Leona Woods. Soylent Communications. [2014-08-02]. （原始内容存档于2017-07-27） （英语）. 
  2. ^ 2.00 2.01 2.02 2.03 2.04 2.05 2.06 2.07 2.08 2.09 Ware, Susan; Braukman, Stacy Lorraine. Notable American Women: a Biographical Dictionary Completing the Twentieth Century. Cambridge, Massachusetts: Belknap Press. 2004: 385-387. ISBN 0-674-01488-X. OCLC 56014756 （英语）. 
  3. ^ 3.00 3.01 3.02 3.03 3.04 3.05 3.06 3.07 3.08 3.09 3.10 3.11 3.12 3.13 3.14 3.15 3.16 Libby, Leona Marshall. The Uranium People. New York: Crane, Russak. 1979. ISBN 0-8448-1300-1. OCLC 4665032 （英语）. 
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  7. ^ P. Andrew Karam, Ben P. Stein. Radioactivity. Infobase Publishing. 2009: 28. ISBN 9781438120119 （英语）. 
  8. ^ 8.0 8.1 Fermi, Laura. Atoms in the Family: My Life with Enrico Fermi. Chicago, Illinois: University of Chicago Press. 1954. OCLC 537507 （英语）. 
  9. ^ Ruth H. Howes, Caroline L. Herzenberg. Their Day in the Sun: Women of the Manhattan Project. Temple University Press. 2003: 42 [2014-08-05]. ISBN 9781592131921. （原始内容存档于2014-08-08） （英语）. 
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  17. ^ Black, Edwin F.; Libby, Leona Marshall. Commercial Food Irradiation. Bulletin of Atomic Scientists. 1983-06, 39 (6): 48–50 [2014-08-05] （英语）. 
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  19. ^ Nina Byers. Women in Physics in Fermi's Time. arXiv.org. [2014-08-05]. （原始内容存档于2022-01-22） （英语）. 
  20. ^ Dr. Leona Libby, 67; Worked on Atom Bomb. New York Times. 1986-11-12 [2014-08-05]. （原始内容存档于2014-08-11） （英语）. 
  21. ^ The Chicago Pile 1 Pioneers. Argonne National Laboratory. [2014-08-05]. （原始内容存档于2017-12-03） （英语）. 

外部連結

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