1912年5月31日，江苏太仓浏河，吴健雄出生在一个重视教育的家庭。她的父亲吴仲裔思想开明，不仅送女儿读书，还让她和男孩子一样接受教育。这个决定，改变了一个女孩的人生，也在后来影响了世界物理学的发展。
少年时期的吴健雄并没有显露出什么传奇色彩。她只是比同龄人更爱追问：星星为何发光，物质由什么构成，声音和光又遵循怎样的规律。家中藏书成了她最早的课堂。1923年，她考入苏州第二女子师范学校，成绩位列前茅。
从女子师范毕业后，她没有急着进入大学，而是前往上海中国公学补习。那段时间，她结识了胡适。胡适后来回忆，这位年轻姑娘思路敏捷，做事认真，遇到问题总要追根究底。这样的性格，也为她日后的科学道路打下了基础。
1930年，吴健雄进入中央大学，最初选择的是数学系。学习一段时间后，她发现自己真正感兴趣的是物理，于是转入物理系。施士元教授曾受教于居里夫人，对实验研究要求极严。吴健雄在他的指导下，逐渐意识到，物理学不能只靠纸上推演，实验中的每一个数据都必须经得起反复检验。
1936年，她赴美国加州大学伯克利分校深造。那时的中国局势动荡，许多留学生都面临着同一个选择：是留在海外谋求个人发展，还是把所学带回正在积贫积弱的祖国。吴健雄的想法很明确，她要先把本领学到手。只有站稳了，才谈得上担当责任。
在美国求学期间，她认识了物理学家袁家骝。两人都从事科学研究，谈论最多的不是风花雪月，而是实验、公式和未来的学术方向。1942年5月30日，他们结为夫妻。婚后，两个人既是伴侣，也是彼此最可靠的学术伙伴。
1944年，吴健雄加入美国的曼哈顿计划。她是项目中少见的华裔女性科学家，参与的工作与核裂变、放射性测量等关键研究有关。需要说明的是，原子弹并非某一个人的成果，而是众多科学家、工程师和技术人员共同完成的庞大工程。吴健雄的价值，正在于她在核物理实验方面的扎实功底。
1945年7月16日，美国在新墨西哥州完成世界上第一枚原子弹的试爆。8月6日，原子弹投向广岛。核武器由此登上历史舞台。吴健雄参与过相关研究，因此曾受到一些议论，但把她简单称为“制造原子弹的人”，同样不够准确。她是一名重要的核物理实验家，却不是整个工程的唯一决定者。
战后，吴健雄继续在哥伦比亚大学从事研究。她的实验能力得到许多同行认可，可因为女性身份和华裔背景，她的学术地位提升得并不顺利。1952年，她才升任副教授；1958年，成为正教授。那些年，她很少把精力放在争论名次上，实验室才是她真正熟悉的地方。
1956年，李政道和杨振宁提出弱相互作用中宇称不守恒的设想。这个观点当时颇具争议，吴健雄承担了验证工作。她从实验条件、样品制备到低温测量，逐项排查误差，经过数月努力，终于用实验证明了这一理论。
有人替她惋惜，认为诺贝尔物理学奖也应当有她的名字。吴健雄对此态度平静，曾说：“我爱的是我的事业，不是诺贝尔奖。”这句话并非故作姿态，而是她一贯的处世方式。对她而言，实验结果比荣誉更重要，科学结论也不能因个人得失而改变。
1966年，她与莫兹考斯基合著的《β衰变》出版，成为核物理研究和教学中的重要参考。她被誉为“物理女王”，也获得美国国家科学奖章等多项荣誉。可这些称号并没有改变她的生活习惯，进入实验室，记录数据，核对结果，仍是她日复一日的工作。
吴健雄长期使用中国文化中的称谓和表达，家中保留着中国式陈设。1954年，为了出行和科研工作的便利，她加入美国国籍，但身份的改变并不等于情感的割裂。她曾对丈夫说：“无论走到哪里，我都是中国人。”这句话后来被刻在她的墓碑上，成为她留给世人的明确回答。
1973年，吴健雄夫妇回到中国，受到周恩来总理接见。多年未归，故乡亲人有的已经离世，这次重逢带着喜悦，也带着难以言说的遗憾。1982年以后，她多次到国内高校讲学，把实验经验传给年轻学生，并向太仓捐款，支持家乡教育和建设。
吴健雄并没有把海外取得的成就看作个人终点。她关心国内科研条件，也关注青年学子的成长。她的丈夫袁家骝同样长期支持中国科学教育，两人曾共同推动同步辐射装置建设，为相关研究积累力量。
1990年5月18日，一颗国际编号为2752号的小行星被命名为“吴健雄星”。1997年2月16日，吴健雄在美国去世，享年84岁。袁家骝遵照她的心愿，将骨灰带回江苏太仓浏河安葬。
墓碑上的那句话很简短：“一个永远的中国人。”没有复杂的头衔，也没有冗长的介绍。对吴健雄而言，这已经足够。
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