这位德国化学家发现了一种元素,并可能是第一个提出核裂变的人,但她的遗产受到了困扰,正如雷切尔·巴西所发现的那样

当我们读到被遗忘的女科学家时,“我们想要一个女英雄或烈士”布丽吉特·范·蒂格伦他是科学历史研究所欧洲业务主管。艾达·诺达克不符合这种描述。她为20世纪30年代德国纳粹政府建立的学术体制所做的工作使她的遗产变得复杂,这可能影响了战后对她工作的判断。但即使在战争之前,诺达克的见解也被同时代的科学家所忽视和贬低。她不仅发现了铼元素(最后被发现的自然元素之一),还提出对重原子核的轰击会导致它们的分裂,这比核裂变的观点被广泛接受早了四年。但关于发现锝元素的争议,以及她作为女性所面临的障碍,让她默默无闻,她的故事在很大程度上被遗忘了。

艾达·塔克1896年出生于德国拉克豪森,是一位漆和清漆制造商的女儿。她在柏林学习化学和冶金工程,是1921年德国仅有的20名获得博士学位的女性之一。范·蒂格伦表示,可能的计划是让她回到家族企业,但艾达显然有其他想法。她认识了瓦尔特·能斯特的前博士生沃尔特·诺达克,他现在在著名的帝国物理技术局化学部门工作。1923年,她开始在他的实验室工作,作为一名无偿的“客座研究员”,与他一起寻找元素周期表中锰以下的缺失元素(原子序数43和75)。1926年,他们结婚了。

尽管艾达显然没有沃尔特的身份,但范·蒂格伦说,艾达自己明确表示,他们是同事,并开发了将这些元素分离在一起所需的分析程序。他们开始寻找含有锰的矿物,然后是铂,并调查了大约1800种矿石,包括陨石。1925年,西门子哈尔斯克灯厂的奥托·伯格(Otto Berg)在进行x射线光谱学研究时宣布,他们发现了铼(75)和43号元素。当艾达在那年向德国化学家协会展示他们的研究成果时,主席指出她是第一个在协会发表演讲的“女同事”。

43号元素成了他们名声上的污点

到1929年,诺达克夫妇只分离出1克铼,但随后在辉钼矿中发现了更多的铼,因此到20世纪30年代中期,每年可以生产120公斤铼。他们被授予了各种应用的专利,包括灯丝和催化剂,并被提名了几项诺贝尔奖,但从未获奖。

但对于他们声称已经检测到但无法分离的第二种元素来说,情况就不同了。“43号元素成了他们名声上的污点,”范·蒂格伦说。他们的发现引起了争议,但他们拒绝让步,并以他们给它起的名字——masurium来指代这种元素。美国加州大学洛杉矶分校的化学家兼作家埃里克·斯克里说:“他们被指责完全不灵活,甚至在或多或少向他们证明那不可能是43号元素的时候,他们也没有收回他们的主张。”

尽管他们试图在20世纪50年代分离出这种元素,但他们无法做到,因为它经历放射性衰变,并且只在自然中存在微小的痕迹(来自较近的铀衰变)。范·蒂格伦说:“在他们(最疯狂的)梦想中,他们从来没有想到这是一个正在消失的元素。”最终,在1937年,Emilio Segrè和Carlo Perrier用氘束轰击钼板,人工创造出了43号元素,并在20世纪50年代被正式命名为锝。

1988年,比利时物理学家彼得·范·阿什(Pieter van Assche)和他的美国同事重新分析了诺达克的x射线数据,并认为他们探测到了锝。他指出,他们只声称在含铀的矿石中观察到它,这种相关性在1925年是未知的,范·阿什称之为“可信度测试”。但多数意见即使存在微量元素,也不可能探测到背景x射线信号之上的元素。范·蒂格伦说:“这需要他们的仪器具有比他们声称的更高的功效水平。”

具有讽刺意味的是,虽然她未能发现43号元素可以归结为对核化学的缺乏了解,但艾达对核裂变可能性的观察表明她在某些方面的想法领先于他人。1934年,恩里科·费米(Enrico Fermi)提出他发现了93号和94号元素(镎和钚),他提出这两种元素是铀受到中子轰击时发生核聚变形成的。但是艾达,凭借她在元素搜寻方面的专业知识,在一篇没有沃尔特参与的论文中批评了费米的结论(沃尔特可能认为这篇论文争议太大)。

在她的论文中,她说费米没有“将他的新无线电元素与所有已知的元素进行比较”。他止步于铅,这是放射性衰变的既定终点。艾达还说他的产物并没有根据它们在元素周期表中的位置显示出预期的性质。相反,她建议“当重原子核受到中子轰击时,可以合理地设想它们会分解成许多大的碎片,这些碎片是已知元素的同位素,但与被轰击的元素不是邻居。”这比物理学家莉莎·迈特纳(Lise Meitner)和奥托·弗里施(Otto Frisch)证实核裂变早了五年,但范·蒂格伦承认:“她肯定不是发现核裂变的人,因为她没有理论(或)实验证明……但她是第一个提出这一点的人。”

她很痛苦,因为没有著名的化学家或物理学家听她的话

不幸的是,她的想法遭到了以男性为主的科学界的嘲笑。她的建议被德国著名科学家奥托·哈恩(Otto Hahn)拒绝了,他在1935年至1938年间重复了费米的结果,最终意识到他是通过铀的轰击形成钡的。范·蒂格伦说:“(但)在那四年里,(他们)尝试了各种疯狂的方法来适应他们真正看到的东西。”据报道,当沃尔特提出他们不接受艾达的想法时,哈恩告诉他,他选择忽略它,因为他不想让他的妻子“尴尬”。

范·蒂格伦说,性别并不是她的想法被彻底否决的唯一原因。“由于(有争议的)masurium索赔,(诺达克家族)不再受到重视。”直到几十年后,哈恩才承认自己是对的,此前她拒绝给予她任何认可。加拿大魁北克拉瓦尔大学的冶金学家Fathi Habashi说,直到她去世,“她都很痛苦,因为没有著名的化学家或著名的物理学家听她的话”。上世纪50年代,桥桥在德国的一次会议上认识了诺达克,并与她通信。他回忆起有一次拜访,她给他看了一个铼做的烟灰缸,那是开采铼的矿业公司送给她的。

20世纪30年代以来的另一个因素是纳粹主义在德国的兴起和诺达克家族的参与。“他们不是纳粹党成员,但他们肯定是这种意识形态的支持者,”范·蒂格伦说。1935年,在犹太化学家赫维西(Georg Hevesy)离职后,瓦尔特被提升为弗赖堡大学(Freiburg University)的教授。1941年,这对夫妇搬到了当时在德国控制下的斯特拉斯堡大学(University of Strasbourg)。“显然,希特勒视斯特拉斯堡大学为王冠上的宝石,”斯克里说。范·蒂格伦补充说:“(诺达克夫妇)被认为是一对伟大的德国夫妇,做着类似玛丽·居里和皮埃尔·居里的事情。”具有讽刺意味的是,考虑到纳粹对女性角色的倒退意识形态,这是艾达唯一一次获得带薪大学教授职位。

战后,德国经历了去纳粹化的过程,只有那些被免罪的学者才能保住工作。艾达和沃尔特被正式宣布无罪,但他们被玷污了,无法在任何主要大学找到职位。最终,沃尔特在班伯建立了一个地球化学研究所,艾达回到了她的岗位上,做一名无薪助理。在这种气氛下,对他们声称发现了43号元素的批评持续不断,Segrè甚至指责他们对这件事不诚实。

巴西São保罗大学的历史学家吉尔多Magalhães桑托斯最近重新评估了诺达克的工作,认为她的科学思想远比人们普遍认为的要深刻得多。例如,在她为通俗读者写的一本书中,她写道,科学是由不断揭示真理组成的。桑托斯说:“在她写这本书的20世纪三四十年代,这种事情并不常见。”根据她对元素分布的理解,她还提出海洋动物会利用在海水中发现的微量重金属——比含有钴的维生素B12的发现还要早。

她可能极端保守,即使在表达其他革命性思想时也是如此

她提出了一个大胆的假设,即宇宙中元素的产生和分布不是随机的,而是与核性质有关。桑托斯解释说:“她称之为元素的普遍分布……这个想法非常重要。”这使她提出了一种假设:与电子结构类似,原子核本身是有结构的,随着原子序数的增加,粒子处于不同的壳层中。最终,这个高度推测性的想法得到了广泛的认可1963年因核壳层理论获得诺贝尔物理学奖.Scerri说:“结果证明它完全正确。”这几乎是她又一次预言成真了。”

不过,她的想法并非都有用。她认为物质应该基于同位素来组织,而不是原子序数的新概念。桑托斯解释说:“她有一个扩展的元素周期表,其中同位素是基本元素,而不是元素本身。”她认为基于核结构的分类可以提供一个更“自然”的系统。化学家最终并没有发现这个想法有用,Scerri认为这是一个例子,说明她可以非常保守,即使在表达其他革命性和思辨性的想法时。他补充说:“伟大的科学家通常都是这样。”

虽然艾达·诺达克曾被视为德国的居里夫人,但人们对她的记忆却不尽相同。桑托斯说,与居里夫人不同,“她缺少一个‘粉丝俱乐部’。”但van Tiggelen警告说,评估过去女科学家的工作是困难的。“有很多陷阱,其中之一当然是过度信任。她所处的时代总是会让她的成就变得复杂,无论是她作为一名女科学家被如何对待,还是她自己在纳粹学术机器中扮演的角色。对于桑托斯来说,她是一位杰出的科学家,应该因为大胆的想法而被铭记。她不怕提出一个假设,即使这个假设不容易证明。

雷切尔·巴西,英国伦敦科普作家