天空的一半屬于她們-你應(yīng)該知道的八位女性天文學(xué)家

1、天空的一半屬于她們你應(yīng)該知道的八位女性天文學(xué)家作者|Sidney Perkowitz來源|知社學(xué)術(shù)圈(ID：zhishexueshuquan)加州大學(xué)洛杉磯分校物理學(xué)和天文學(xué)教授 Andrea Ghez 因在銀河系中心發(fā)現(xiàn)一個擁有 400 萬個太陽的超大質(zhì)量黑洞而分享了 2020 年諾貝爾物理學(xué)獎。在迄今為止的四位女性諾貝爾物理學(xué)獎獲得者中，Ghez 是唯一的天文學(xué)家，她的獲獎是天文學(xué)和天體物理學(xué)領(lǐng)域女性學(xué)者的巔峰。然而在現(xiàn)實中，女性天文學(xué)家仍然是少數(shù)，并且她們的職業(yè)生涯比起男性來說顯得更加艱難。Sidney Perkowitz 是一位科普作家，他相信女性也可以在天文學(xué)領(lǐng)域大有作為，最近他在

2、JSTOR Daily 發(fā)表文章，盤點了歷史上八位著名的女性天文學(xué)家的故事，知社為您編譯如下。第一行: Hypatia、Andrea Ghez、Henrietta Leavitt、Mary Somerville。第二行: Sara Seager、Emilie du Chatelet、Cecilia Payne-Gaposchkin、Caroline Herschel。圖源：維基綜合01Hypatia 古埃及神話中掌管天文學(xué)的神祗是希臘的繆斯烏拉尼亞。作為宙斯的女兒，她在神話中的地位很重要，因為宙斯掌管的領(lǐng)域是天空。除了這個神圣的遺產(chǎn)之外，烏拉尼亞還被描繪成在地球上進(jìn)行測量，象征著從事天文學(xué)的女

3、性。當(dāng)然，在那個古老的時代，也有一位真正的女性天文學(xué)家：Hypatia(約公元 355-415 年)是一位住在亞歷山大港的數(shù)學(xué)家、天文學(xué)家和哲學(xué)家，她的工作地點與托勒密撰寫天文學(xué)論文 Almagest (天文學(xué)大成)是同一個地方。 Hypatia02milie du Chtelet 法國幾個世紀(jì)之后，其他分析天空的女性們才開始嶄露頭角。隨著現(xiàn)代女性的貢獻(xiàn)越來越大，我們正在了解她們過去的杰出工作，包括那些曾經(jīng)被忽視的分析。三位特別的早期天文學(xué)女性展示了不同的科學(xué)貢獻(xiàn)，盡管她們進(jìn)入男性天文學(xué)世界的途徑截然不同。正如詩人和哲學(xué)家艾米麗格羅斯霍爾茨的評論“黑暗中的蠟燭”中所描述的，十八世紀(jì)的法國女性

4、milie du Chtelet 和十九世紀(jì)的蘇格蘭女性 Mary Somerville 都對現(xiàn)有的天體物理學(xué)理論作出了重要補(bǔ)充。在這兩位明星之間的時代，德國出生的英國女性Caroline Herschel 因其使用望遠(yuǎn)鏡對彗星和星云的觀測成果而廣受認(rèn)可。milie du ChteletDu Chtelet 于1706年生于一個貴族家庭。她的父親是路易十四凡爾賽宮的禮賓司司長，他認(rèn)可女兒的聰明才智，給她聘請了教授六種語言、數(shù)學(xué)和物理的導(dǎo)師和頂尖科學(xué)家。這使她能夠為當(dāng)時的天體物理學(xué)做出貢獻(xiàn)。當(dāng)時的天體物理學(xué)提出了一個重要的問題：行星運(yùn)動的原因是什么?艾薩克牛頓將其歸因于他的基礎(chǔ)著作數(shù)學(xué)原理 (1

5、687)中提出的萬有引力。相反，勒內(nèi)笛卡爾認(rèn)為，在天空中旋轉(zhuǎn)的粒子移動了行星并引起了地球的引力。Du Chtelet看到牛頓方法具有極強(qiáng)的預(yù)測能力，她和她的愛人、偉大的法國作家伏爾泰一起撰寫了物理學(xué)分析所( Institutions de Physique)(1740年)來介紹牛頓的理論。Du Chtelet 沒有因循守舊，而是用強(qiáng)有力的、嶄新的微積分工具取代了牛頓的幾何方法。牛頓思想在法語中的這種改造極大地幫助了他們在歐洲接受笛卡爾的數(shù)學(xué)理論。Institutions de Physique03Mary Somerville 蘇格蘭Mary Somerville圖源：Stock Montag

6、e/Getty ImagesDu Chtelet 的名聲隨著時間的流逝而褪色，而 Mary Somerville 則在2017年被印在了蘇格蘭新發(fā)行的貨幣上，而她的經(jīng)歷則相對比較平靜。這位英國海軍上將的女兒出生于1780年，僅受過有限的教育，但是她自學(xué)了數(shù)學(xué)和天文學(xué)，以及法語。在第二次婚姻中，她的丈夫?qū)λ氖聵I(yè)給與了熱誠的支持。到1827年，她的專業(yè)能力廣為人知，她被邀請用英語為皮埃爾-西蒙-拉普拉斯的巨著天體力學(xué)論(Trait de Mcanique Celeste，1798年)寫一個通俗的版本。Somerville 的版本天體機(jī)制(1831年)更深入地分析了引力理論，并引入了新的數(shù)學(xué)方法。

7、與 Du Chtelet 的努力一樣，它傳播了牛頓的思想。Somerville 職業(yè)生涯中最令人難忘的事，是她成為了歷史上第一個被稱為“科學(xué)家”的人在 Somerville 之前，分析人員被稱為 men of science。Somerville 的書評者創(chuàng)造了 scientist來把她包含在內(nèi)，這一舉動表示人們不再認(rèn)為科學(xué)是男性的專有領(lǐng)域。04Caroline Herschel 英國Caroline HerschelCaroline Herschel 1750年出生于德國，幫助她的兄弟威廉在英國建造了一架天文望遠(yuǎn)鏡，并開展天文觀測活動。當(dāng)他在1781年發(fā)現(xiàn)天王星后，喬治三世國王每年撥給他20

8、0英鎊作為國王的天文學(xué)家的津貼作為獎勵。有了這份收入，威廉制定了更大的計劃：正如 Caroline自己的記述：我要開始接受助理天文學(xué)家的培訓(xùn);作為鼓勵，我給了自己一個適合掃蕩的望遠(yuǎn)鏡 我要掃蕩彗星彗星的發(fā)現(xiàn)引起了公眾的極大興趣，Caroline 的探索工作讓她遠(yuǎn)近聞名。在1786年發(fā)現(xiàn)她的第一顆彗星后，一些著名科學(xué)家前來觀看“卡羅琳彗星”，威廉被叫到溫莎城堡向皇室解釋這顆彗星的情況。Caroline 在對更多彗星和許多星云進(jìn)行編目方面取得了很大的成就，這些成就為女性在科學(xué)界開創(chuàng)了兩個不凡的記錄：作為威廉的助手，國王授予她每年50英鎊的津貼，這是英國有史以來第一次支付給女性的專業(yè)薪水;她關(guān)于彗星

9、觀測報告是在英國皇家學(xué)會(盡管不是她本人)當(dāng)眾朗讀并發(fā)表在其哲學(xué)匯刊中的第一篇女性論文。(Mary Somerville 的論文是女性作者的第二次出現(xiàn))05Henrietta Leavitt 美國到19世紀(jì)后期，很多天文女性不再依賴生活中的男性，而是在馬薩諸塞州劍橋市的哈佛學(xué)院天文臺擔(dān)任常規(guī)職位，雖然是助理職位。從1881年左右開始，天文臺的主管 Charles Pickering 開始雇用女性來分析天文臺收集的大量數(shù)據(jù)，她們被稱為“哈佛計算員”。Pickering 更喜歡女性，因為人們認(rèn)為她們在這種工作上比男性更有耐心而且因為她們接受的工資較低。即使是擁有大學(xué)學(xué)歷的女性，也像非熟練工人一樣只

10、能獲得每小時25至50美分的報酬。Henrietta Leavitt哈佛計算員們分析恒星的攝影圖像及其光譜，以找出恒星的亮度及其發(fā)射光的波長。這種艱苦的勞動產(chǎn)生了新的科學(xué)成果。計算員 Henrietta Leavitt 是一位聾啞人，她于1912年發(fā)表的一項結(jié)果改變了我們對宇宙的看法。她分析了造父變星(以仙王座命名)，其亮度波動周期從幾天到幾個月，她發(fā)現(xiàn)更長的周期與更高的亮度相關(guān)。但是從地球上看到的恒星的亮度取決于它與地球的距離以及它所輻射的能量，即它的真實亮度。利用一組距離相同的Cepheids，Leavitt計算出了周期和內(nèi)在亮度之間的精確數(shù)學(xué)關(guān)系。觀測者可以用一個Cepheid 的周期來

11、找到它的真實亮度，然后將其與地球上看到的亮度進(jìn)行比較，即可獲得地球與該星的距離。這是測量廣闊宇宙距離的獨特工具。1923年，天文學(xué)家埃德溫哈勃在一片昏暗的光斑中發(fā)現(xiàn)了造父變星，后來被稱為仙女座螺旋星云。他用上述方法計算出它的距離為 90萬光年，這表示它們不屬于銀河系。哈勃發(fā)現(xiàn)了仙女座星系，這是宇宙中數(shù)十億個河外星系中的第一個，在當(dāng)時是一個驚人的發(fā)現(xiàn)。至少有一位當(dāng)代天文學(xué)家認(rèn)為Henrietta Leavitt 的分析應(yīng)該獲得諾貝爾獎，但她幾乎沒有得到任何榮譽(yù)。06Cecilia Payne-Gaposchkin 美國Henrietta Leavitt 和其他被聘為助手的人確實可以為天文學(xué)作出重

12、要貢獻(xiàn)，但他們被限制在在指定的分析范圍內(nèi)，無法按照自己的想法開展獨立分析，他們的成就也不總是得到認(rèn)可。為了達(dá)到更高的專業(yè)水平，女性必須獲得博士學(xué)位。即使到了 20 世紀(jì)，這也并不容易，但是來自英國的 Cecilia Payne-Gaposchkin (ne Payne) 做到了。Cecilia Payne-Gaposchkin圖源：史密森協(xié)會她1900年出生于英國，一直想分析科學(xué)。劍橋大學(xué)的獎學(xué)金允許她學(xué)習(xí)科學(xué)，但僅限于非學(xué)位課程，她的物理學(xué)教授歐內(nèi)斯特盧瑟福經(jīng)常羞辱她，因為她是班上唯一的女性。另一方面，著名天文學(xué)家亞瑟愛丁頓啟發(fā)她選擇了天文學(xué)，但是在英國缺乏女性讀研的機(jī)會，于是她前往美國哈佛

13、天文臺，在新主任 Harlow Shapley 指導(dǎo)下攻讀分析生課程。1925年，她憑借題為“恒星大氣”的論文成為第一位在哈佛大學(xué)拉德克利夫?qū)W院獲得天文學(xué)博士學(xué)位的人。她的論文回答了一個古老的問題：星星是由什么組成的?Payne-Gaposchkin 仔細(xì)分析了在哈佛天文臺測量的恒星光譜，其波長模式是恒星中元素的指紋。她的結(jié)論是：恒星主要由氫組成，還有一些氦。這與當(dāng)時普遍認(rèn)為地球和恒星具有相同成分的觀點完全相反。Payne-Gaposchkin 受到了不小壓力，要求她在論文中聲明她對氫和氦的結(jié)果“幾乎肯定不是真實的”。但四年后，其他人的獨立分析證實了她的發(fā)現(xiàn)?，F(xiàn)在人們理所當(dāng)然地認(rèn)為，氫是宇宙中

14、最普遍的元素，并且氫正在經(jīng)歷核聚變?yōu)楹阈翘峁┠芰俊?962年，著名的天文學(xué)家 Otto Struve 和 Velta Zebergs 稱 Payne-Gaposchkin 的分析“無疑是天文學(xué)史上最出色的博士論文”。所有這些女性故事給人的啟發(fā)是女性需要接受高水平教育，通過這種教育，女性可以獲得必要的專業(yè)能力和合適的工作職位。直到二十世紀(jì)中葉，科學(xué)教育才對女性更加開放。當(dāng)代和上一代天文學(xué)女性都擁有一流機(jī)構(gòu)的博士學(xué)位，并憑借這些證書取得了巨大的成功。07Sara Seager 美國天文學(xué)一個重要的領(lǐng)域是對太陽系外行星(稱為系外行星)的分析，該分析始于 1992年首次觀測到一顆行星圍繞另一顆恒星運(yùn)行

15、。今天已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了大約4576顆系外行星，分析人員正在對它們進(jìn)行搜索，以尋找可能存在生命的行星或者甚至可能類似于地球的行星，這項工作有可能回答那個終極問題我們是宇宙中唯一的嗎?Sara Seager系外行星分析是一個充滿活力的領(lǐng)域。Sara Seager 是麻省理工學(xué)院的天文學(xué)家和行星科學(xué)家，在尋找新的系外行星和分析它們的大氣層以尋找生命或其前體存在的跡象方面一直處于領(lǐng)先地位。她獲得了麥克阿瑟獎學(xué)金(也稱為天才獎)和許多其他獎項，并在紀(jì)錄片尋找行星 B中出鏡。08Andrea Ghez 美國天文學(xué)、天體物理學(xué)和宇宙學(xué)的第二個感興趣的領(lǐng)域是黑洞分析，黑洞是引力如此強(qiáng)烈以至于包括光在內(nèi)的任何東西都無

16、法逃脫的時空區(qū)域。愛因斯坦的廣義相對論預(yù)測了這些區(qū)域的可能性，間接證據(jù)表明它們實際上存在于星系的中心，包括我們自己的星系。Andrea GhezAndrea Ghez從小就想成為一名宇航員，當(dāng)她成為一名天文學(xué)家時，她找到了一種方法來測試銀河系中存在黑洞的可能性，使用巨大的望遠(yuǎn)鏡來獲得遙遠(yuǎn)的宇宙物體的高分辨率圖像。自20世紀(jì)90年代以來，她追蹤了26000光年外圍繞我們銀河系中心運(yùn)行的恒星的軌跡。當(dāng)她分析這些軌道時(使用她的先驅(qū)milie du Chtelet和Mary Somerville所倡導(dǎo)的相同的牛頓力學(xué))，她發(fā)現(xiàn)這些恒星被一個相當(dāng)于400萬個太陽的巨大質(zhì)量體固定在一個相對小的范圍中。這個關(guān)于我們銀河系內(nèi)的超大質(zhì)量黑洞的明確證據(jù)為 Ghez 贏得了諾貝爾獎。這些例子表明，如果女性有適當(dāng)?shù)臋C(jī)會，她們同樣可