玛丽亚·格佩特-梅耶：破解原子核奥秘的无薪女学者

近三十年来，她一直无薪工作。那些乐于聘用她丈夫的大学却以反裙带关系规则为由将她拒之门外，只给她一张办公桌和一个礼貌性的头衔。1963年，斯德哥尔摩的诺贝尔委员会将诺贝尔物理学奖授予她，以表彰她在核壳层结构方面的发现——这使她成为继1903年的玛丽·居里（Marie Curie）之后，历史上第二位获此殊荣的女性，且此后五十多年间再无女性获奖。

哥廷根的童年

她是儿科医生弗里德里希·格佩特（Friedrich Göppert）和玛丽亚·沃尔夫（Maria Wolff）的独生女。她于1906年6月28日出生在卡托维兹（当时属于德国，今属波兰），四岁时随家移居哥廷根，其父在那里担任儿科主任。

据她自己描述，父亲是对她影响最深的人：“好吧，我的父亲更有趣，”她说。“毕竟他是一位科学家。”父亲给她的建议后来被概括为一句直白的话——不要长大成为一个女人，意思是不要甘于只做一个家庭主妇。她在哥廷根的高等技术学校（Höhere Technische）就读，随后进入一所由妇女参政论者开设的预科学校，并在十七岁时提前一年参加了高中毕业考试。与她一起参加考试的小部分女生全部通过，而男生中只有一人通过。

无人能测试的论文

她于1924年进入哥廷根大学攻读数学，在剑桥待了一年，随后返回。最终物理学胜出。她在1931年完成的博士论文探讨了原子的双光子吸收——这一预测比验证其所需的技术早了三十年，因为只有激光技术才使这种效应变得可观测。她的考官是马克斯·玻恩（Max Born）、詹姆斯·弗兰克（James Franck）和阿道夫·温道斯（Adolf Windaus），这三人后来都获得了诺贝尔奖。尤金·维格纳（Eugene Wigner）后来称赞这篇论文为“清晰与具体的大师之作”。这一赞誉超越了论文本身的冷门：物理学家现在用来测量双光子吸收截面的单位被称为“格佩特-梅耶单位”（Goeppert Mayer）。

三十年无薪岁月

1930年1月，她嫁给了美国化学家约瑟夫·爱德华·梅耶（Joseph Edward Mayer），并随他来到约翰霍普金斯大学，他在那里担任副教授。他们育有两个孩子，玛丽亚·安（Maria Ann）和彼得·康拉德（Peter Conrad）。约翰霍普金斯大学有严格的禁止雇用教职员工配偶的规定；她只获得了一个工资名义上的助理职位，拥有一角办公空间和进入大楼的权限。她利用了这些条件。她进行教学，并于1935年发表了一篇关于双贝塔衰变的论文，这是自然界中最罕见且最难观测的过程之一。

当约瑟夫在1937年被解雇时——普遍认为这是由于系里对楼内女性的敌意所致——夫妇俩搬到了哥伦比亚大学，她再次获得了一间办公室但没有薪水，并继续产出研究成果，这次是在哈罗德·尤里（Harold Urey）和恩里科·费米（Enrico Fermi）的圈子里。美国物理学会于1941年选举她为会士。直到那年的12月，三十五岁的她才获得了第一份带薪学术工作：在莎拉劳伦斯学院（Sarah Lawrence College）进行兼职教学。珍珠港事件后，她还在哥伦比亚大学接管了费米的课程——同样没有报酬。

原子弹年代

1942年春，她加入了哥伦比亚大学曼哈顿计划的替代合金材料实验室，从事铀-235的分离和六氟化铀性质的研究。随后，爱德华·泰勒（Edward Teller）邀请她加入“不透明度项目”，调查物质和辐射在热核爆炸温度下的行为。1945年2月，她前往洛斯阿拉莫斯在泰勒的小组工作，并于7月回到纽约。她对这项不透明度研究的评价一贯干练：“我们什么也没发现，而且我们很幸运。”

舞厅里的华尔兹舞者

1946年2月，约瑟夫在芝加哥大学核研究所担任教授。她被任命为志愿副教授——依然没有薪水——并同时在刚成立的阿贡国家实验室担任兼职高级物理学家。她在阿贡的开场白是她对核物理一无所知。随后，她编写了ENIAC程序，用于计算反应堆临界性的蒙特卡洛模拟。

她在数据中注意到，包含2、8、20、28、50、82或126个质子或中子的原子核异常稳定。维格纳将这些数字称为“幻数”，这个名字沿用至今。她提出，核子就像原子中的电子一样，占据能级不断上升的壳层，而填满壳层的原子核结合最为紧密。阐述这一证据的第一篇论文于1948年8月发表在《物理评论》（Physical Review）上。

这一机制一直缺失，直到费米在走出她办公室时，问及是否有自旋-轨道耦合的证据——即核子的自旋与其轨道运动相互作用的证据。她立刻意识到这就是生成那组数字的关键。 “这就像拼图一样，”她说。“一切都变得清晰了。”费米看着她快速地解释这一切，微笑着离开：“明天，当你没那么兴奋时，再给我解释一遍。”

她喜欢把这个结果描述为一个舞厅。她说，想象一个挤满华尔兹舞者的房间，圆圈套着圆圈：如果一对舞者顺时针旋转，另一对逆时针旋转，你就可以容纳两倍的舞者。

在德国，奥托·哈克塞尔（Otto Haxel）、J·汉斯·D·延森（J. Hans D. Jensen）和汉斯·苏斯（Hans Suess）独立得出了同样的结论；尽管她的投稿时间更早（2月），但他们的宣布时间更早，在1949年6月。她没有为此争执，而是与延森成为合作者和朋友，于1950年合著了《核壳层结构基本理论》（Elementary Theory of Nuclear Shell Structure）。十三年后，他们分享了1963年诺贝尔物理学奖的一半奖金；维格纳获得了另一半。

为什么玛丽亚被称为天才

她在最佳作品中展现出的品质是模式识别，即对每个人都能看到但没人能解读的数字进行处理。幻数并非隐藏起来；它们就存在于已发表的核稳定性表格中。她所提供的信念是：一个看起来不规则的列表——2, 8, 20, 28, 50, 82, 126——是一个结构的特征，然后她利用数学工具从自旋-轨道耦合中导出了那个确切的列表，而不是虚构出来的。她的博士论文展示了同样的特质，只是调性不同：在任何人能测量之前三十年就正确预测了一种物理效应，维格纳将其评价为“清晰与具体的大师之作”。

诚实的反对观点有两个方面。首先，优先级问题：哈克塞尔、延森和苏斯独立且几乎同时达到了这一成果，这是时代趋势的典型标志，而非单一思想的飞跃。其次，决定性的暗示来自费米关于自旋-轨道耦合的问题——她并没有自己提出这个概念，尽管她在几秒钟内就认识到了它的含义，这也是一种能力。对比这些事实：她在没有带薪职位的情况下完成了这项工作，进入该领域很晚，并且是在明确表示自己一无所知后自学了核物理。无论天才这个词是否合适，那种坚持与敏锐的结合正是诺贝尔委员会最终肯定的东西。

此后

1960年，年过五十的她终于在加州大学圣地亚哥分校获得了正教授职位。抵达后不久的一次中风并没有阻止她的教学和研究。1972年2月20日，她在圣地亚哥因心脏病去世，享年65岁。

她的名字现在与她长期被剥夺的事物联系在一起：光学中的“格佩特-梅耶单位”，1986年设立的美国物理学会女性早期职业物理学家奖，加州大学圣地亚哥分校的梅耶厅（Mayer Hall），阿贡实验室的一个奖项，金星上的一个陨石坑，1996年入选国家女性名人堂，以及2011年发行的美国邮票。