天文學家:她點起了一束燭光,照亮了宇宙的浩瀚
發布時間:2021-04-08
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天文學家:她點起了一束燭光,照亮了宇宙的浩瀚

1912年夏天,在一個(ge) 悶熱的午後,哈佛天文台裏寂靜無聲,隻有鉛筆劃過紙張的沙沙聲和時不時鞋底摩擦地板的嘎吱作響。空氣裏的濕熱似乎達到了某種無法理喻的程度,讓人昏昏欲睡。角落的桌子前,一位年輕女人拿著鉛筆和尺子在網格紙上飛速著畫著什麽(me) ,汗水從(cong) 她的鬢角滲出,以至於(yu) 她必須時不時用左手拭去汗水,以免弄髒她麵前的大作。

她時而歪著腦袋盯著麵前的筆記,時而用手敲打桌麵,就在某個(ge) 連她自己也想不到的瞬間,她的腦海中靈光一閃,鉛筆在紙上再次快速的舞動……等她完成了麵前的大作,整個(ge) 人都興(xing) 奮的顫抖起來,她連忙拿起手中的草紙,發出了兩(liang) 聲隻有她自己聽得懂的呻吟,便跑向了另一個(ge) 方向的台長辦公室。

她點起了一束燭光,照亮了宇宙的浩瀚

 

圖.工作中的勒維特

她太過興(xing) 奮,以至於(yu) 忘記了敲門,當她開門衝(chong) 進辦公室的時候,一位紳士模樣的中年人正坐在辦公桌前,帶著一臉的鄙夷的望著她。女人有些尷尬的低下了頭,稍許,中年人也無奈的搖搖頭,示意她進來。她連忙跑到中年人麵前,將手裏的“大作”放在辦公桌上。女人開始手舞足蹈起來,嘴裏還發出一連串讓人費解的聲音,中年人擺擺手,示意她冷靜,然後拿起麵前的一疊紙看了起來。

看著看著,紳士的內(nei) 心由平靜到興(xing) 奮,由興(xing) 奮到狂喜,他敏銳的科研嗅覺立刻給他的大腦這樣一個(ge) 反饋:眼前這幾張帶著汗漬的紙裏,蘊含著一個(ge) 顛覆性的成就和一個(ge) 名垂青史的絕佳機會(hui) 。他努力壓製著內(nei) 心的波瀾,盡量讓臉上的表情顯得自然。然後紳士在另一張紙上寫(xie) 了幾句對女人鼓勵的話,就讓她回去等消息。

她點起了一束燭光,照亮了宇宙的浩瀚

 

幾天之後,女人的成果順利發布在某科學期刊上,這一爆炸性的成果立刻在科學界引起了波瀾,唯一不同的是,文章的署名變成了那個(ge) 紳士——時任哈佛天文台台長的愛德華·查爾斯·皮克林。而一個(ge) 叫做亨麗(li) 愛塔·勒維特的女人名字隻被放在了論文的注釋中,以感謝她對整理數據做出的貢獻和努力。

01

困惑

在19世紀末,科學範式還停留在哥白尼的“日心說”上,牛頓的經典力學統治著科學的製高點。主流科學界普遍認為(wei) 太陽是宇宙的中心,而銀河係就是宇宙的全部。而我們(men) 故事的起因就是源於(yu) 當時困擾了科學界多時的難題——該如何測量星星與(yu) 我們(men) 之間的距離?

在這樣的背景下,亨麗(li) 愛塔·勒維特登場了。

1868年7月4日,勒維特出生於(yu) 一個(ge) 牧師的家庭,父親(qin) 的嚴(yan) 格教育加上她天生聰穎的才智讓小勒維特通過了層層選拔,考入了拉德克利夫女子學院(這個(ge) 女子學院後來被哈佛大學合並)。用那個(ge) 年代的標準來衡量,她絕對算得上是佼佼者。

就在一切看起來順風順水的時候,命運跟勒維特開了個(ge) 大大的玩笑,24歲那年,勒維特得了一場重病,苦於(yu) 沒有良好的醫治手段,勒維特喪(sang) 失了聽力。一直到她30歲,她的大部分精力都用於(yu) 和病魔的抗爭(zheng) 。

那時的美國,受過高等教育的女性主要有三條出路:教師、護士和家庭主婦。可這樣一場巨大的變故讓勒維特的希望化為(wei) 泡影,也徹底改變了她的命運。

02

契機

也許是因為(wei) 病魔折磨的太久,勒維特已經漸漸習(xi) 慣了這樣“異於(yu) 常人”的生活狀態,她開始尋求改變,希望能夠找點事做。一次偶然的機會(hui) ,她看到了一則學校天文台的招聘廣告(當時,她的母校已經並入哈佛):天文台急需“計算員”來處理大量的觀測數據。男性的工資為(wei) 每小時60美分,而女性工資減半。

她點起了一束燭光,照亮了宇宙的浩瀚

 

圖.勒維特當年觀測使用的望遠鏡

勒維特幾乎沒有猶豫,她立馬去應聘了該職位並順利通過,當時擔任哈佛天文台台長一職的就是前文提到的那個(ge) 紳士——愛德華·查爾斯·皮克林。那時的皮克林幾乎把所有的精力都放在“哈佛恒星分類”這個(ge) 項目上了,但考慮到勒維特的身體(ti) 狀況,皮克林最終沒有讓她協助做恒星分類,而是讓她去做當時幾乎無人問津的變星研究。

她點起了一束燭光,照亮了宇宙的浩瀚

 

圖.當年受雇於(yu) 哈佛天文台的館長以及女性工作人員

拿著微薄的工資,蜷縮在辦公室的角落默默工作,沒有交流,不被重視,這應該是勒維特那時候的工作狀態。可又有誰能想到,這樣一個(ge) 看似不經意的決(jue) 定卻拉開了一個(ge) 劃時代成就的序幕。

03

破繭

什麽(me) 是變星呢?簡而言之,就是恒星的亮度會(hui) 隨著時間發生周期性的變化。舉(ju) 個(ge) 例子,太陽的亮度在十一年內(nei) 大約隻變動0.1%,而著名的造父一會(hui) 在一周之內(nei) 從(cong) 3.7等變成4.4等,可見兩(liang) 者的差距之大。第一個(ge) 發現這種變星的人是英國天文學家約翰·古德利克,也許是某種命運的巧合,這位天文學家也是聾啞人。

她點起了一束燭光,照亮了宇宙的浩瀚

 

圖.V838,著名的變星 By NASA

勒維特把望遠鏡聚焦在麥哲倫(lun) 星雲(yun) 上,她記錄了該星雲(yun) 中大量變星的光譜數據,在分析這些數據的過程中,勒維特發現了一個(ge) 神奇的規律:在距離相同的情況下,造父變星的絕對亮度和它的光變周期成正比。也就是說,一顆造父變星完成一輪循環所花的時間越多,它最後達到的最大亮度就越大。

她點起了一束燭光,照亮了宇宙的浩瀚

 

圖.勒維特發現的光譜規律

此時勒維特腦海中閃過一個(ge) 詞——燭光。

這些變星就好像是一根根點燃的蠟燭,時明時暗。在分析了大量的數據後,勒維特總結出了如下規律:

她點起了一束燭光,照亮了宇宙的浩瀚

 

其中D是距離,單位是秒差距(即3.26光年), m是視星等,M是絕對星等。這個(ge) 公式暗含了一個(ge) 極具吸引力的參數,也就是上文提到的——距離。科學家們(men) 一直苦於(yu) 該如何測量星星,星係和我們(men) 的距離,而上麵這個(ge) 公式就可以美妙的解答這個(ge) 疑問。

她點起了一束燭光,照亮了宇宙的浩瀚

 

這就好像你已知了1米之外的一根蠟燭的亮度,那麽(me) 就可以算出這根蠟燭放在10米之外時的亮度,反之,如果假定蠟燭的位置不變,根據其光度的變化也可以反推出蠟燭離我們(men) 的距離,而這縷燭光就是變星。這一定律也因此被成為(wei) ”標準燭光定律“或者”勒維特定律“。如今,標準燭光理論被進一步完善,Ia超新星,雙食星也加入了標準燭光的行列。

可以說,勒維特在某種程度上成為(wei) 了”日心說“的掘墓人,人們(men) 逐漸發現了太陽不是宇宙的中心,銀河係也不是宇宙的全部。我們(men) 認知的邊疆因為(wei) 這一次偉(wei) 大的發現被大大拓展。

04

曲折

如文章開頭所說的,這一劃時代的發現並沒有太多改變勒維特的生活,勒維特的成果隻被發表在《哈佛天文內(nei) 刊》上,而皮克林館長以他自己的署名對外發表了該成果。幾年後,新台長哈羅·沙普利利用勒維特的成果計算出了銀河係周圍幾顆造父變星的距離,並成功解決(jue) 了造父變星零點標定的問題,但勒維特並沒有因此獲得什麽(me) 。

她點起了一束燭光,照亮了宇宙的浩瀚

 

圖.勒維特發表的哈佛天文內(nei) 刊的文章

我們(men) 很難想象勒維特當時心中的感受,據說她時常在天文台的辦公室中哭泣,她曾經寫(xie) 道:”The mind is sexless – and so is the sky!(思想不分性別,宇宙也是)”。 她人生中的後幾年也許隻能用淒涼來形容吧。直到1921年,勒維特死於(yu) 癌症,她被葬入家族墓地,可惜的是,她的墓碑上隻有寥寥數行,記錄著她的姓名和生卒年份,對於(yu) 她的偉(wei) 大發現竟隻字未提……

她點起了一束燭光,照亮了宇宙的浩瀚

 

/圖.勒維特的家族墓碑,勒維特的名字隻在其中一行/

05

成蝶

1920年,著名的埃德溫·哈勃也是用了勒維特的成果才計算出了仙女座星係(M31)和我們(men) 的距離,這也第一個(ge) 被明確的河外星係。哈勃的發現遠不止此,通過對大量星星的測距,哈勃發現了讓他名垂青史的成就——紅移,並得出了”宇宙正在膨脹“的重要結論。

自那以後,越來越多的科學家注意到了”勒維特定律“的重要性,科學界也認識到了從(cong) 前對於(yu) 這位女科學家的低估。1924年,瑞典科學院的哥斯塔·米塔·列夫勒曾試圖提名她獲選諾貝爾獎,可不幸的是,當時的勒維特已經過世了三年有餘(yu) ,根據規定,諾貝爾獎隻授予生者。後世為(wei) 表彰勒維特的卓越貢獻,將第5383號小行星以及月球表麵的一座環形山以她的名字命名。

她點起了一束燭光,照亮了宇宙的浩瀚

 


她點起了一束燭光,照亮了宇宙的浩瀚

 


她點起了一束燭光,照亮了宇宙的浩瀚

 

圖.《Slient Sky》劇照

雖然時至今日,勒維特也並非如雷貫耳,也並非能與(yu) 如哈勃,倫(lun) 琴這樣的名字比肩,但她的發現以及這一發現的意義(yi) 卻是十分深遠的,說她開啟了一個(ge) 新時代一點也不為(wei) 過。2014年,美國加利福尼亞(ya) 州劇院上演了名為(wei) 《Silent Sky(寂靜的天空)》的話劇,講的就是關(guan) 於(yu) 勒維特的傳(chuan) 奇,此劇一經上演便大受好評。其中一句台詞讓人印象深刻:

She raises the sun in the

dawn of modern astronomy

百年之前,她點起了一束燭光,照亮了宇宙的浩瀚……

她點起了一束燭光,照亮了宇宙的浩瀚


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