天文學(xué)里程碑上的女性光輝

博衍/編譯

天文學(xué)里程碑上的女性光輝

博衍/編譯

《玻璃宇宙：哈佛天文臺(tái)的女性如何測(cè)量恒星》，達(dá)瓦·索貝爾著

在19世紀(jì)末，哈佛大學(xué)天文臺(tái)主任愛(ài)德華·皮克林(Edward Pickering)聘請(qǐng)了數(shù)十位女性，讓她們?cè)诓ＡУ灼蠝y(cè)量拍攝到的恒星的性質(zhì)，其中一些人的名字耳熟能詳。亨利愛(ài)塔·勒維特(Henrietta Leavitt)發(fā)現(xiàn)了可變恒星（造父變星），它們變亮和變暗的時(shí)間與光度之間的關(guān)系確立了宇宙的龐大規(guī)模及其膨脹；安妮·坎農(nóng)(Annie Jump Cannon)對(duì)恒星光譜的分析促成了我們今天使用的恒星類別字母表：OBAFGKM（助記為“Oh Be A Fine Girl/Guy Kiss Me”）；塞西莉亞·佩恩-加波施金(Cecilia Payne-Gaposchkin)發(fā)現(xiàn)輕元素（氫和氦）是恒星的主要成分。

目前大家對(duì)上面提到的這些情況很熟悉，但歷史學(xué)家達(dá)瓦·索貝爾(Dava Sobel)關(guān)于哈佛天文臺(tái)女性的新書(shū)以不同的視角講述了這些故事。一些人認(rèn)為皮克林是在剝削這些女性，她們?nèi)粘９ぷ鞯膱?bào)酬低于男性同行。皮克林強(qiáng)大的女性團(tuán)隊(duì)被稱作他的后宮。但索貝爾將皮克林刻畫(huà)成領(lǐng)先于時(shí)代的女性學(xué)者擁護(hù)者。她仔細(xì)印證了這些女性的細(xì)致研究和深刻見(jiàn)解是如何實(shí)現(xiàn)了那些突破的，以及兩位受過(guò)科學(xué)教育的女繼承人是如何為整個(gè)領(lǐng)域提供支持的。

《玻璃宇宙》并不是一本輕松的讀物——其中涉及哈佛大學(xué)天文臺(tái)80余年歷史中的眾多人物，而且索貝爾還介紹了一些技術(shù)細(xì)節(jié)。但如果你堅(jiān)持讀完必將受益匪淺，其中不止有作者的引證，還有作者描述天文臺(tái)生活的現(xiàn)實(shí)主義態(tài)度。

皮克林在1877年成為哈佛天文臺(tái)的主任。代理主任阿瑟·塞爾(Arthur Searle)承認(rèn)，“天文學(xué)家的工作與簿記員一樣沉悶?！碧煳膶W(xué)工作依賴于夜復(fù)一夜的精確測(cè)量。對(duì)于女性而言，望遠(yuǎn)鏡穹頂太過(guò)寒冷而粗糙，并不是適合她們的工作場(chǎng)所。但皮克林招募了少數(shù)女性職員，她們主要是天文學(xué)家的姐妹和女兒。她們負(fù)責(zé)像計(jì)算機(jī)一樣記錄天文數(shù)據(jù)。

天文臺(tái)里的女性，中間席地而坐的是安妮·坎農(nóng)，坐在制圖桌前的是塞西莉亞·佩恩

一年后，在一次赴懷俄明州觀看日全食的旅行中，皮克林遇見(jiàn)了德雷伯夫婦。亨利·德雷伯(Henry Draper)來(lái)自紐約，是一名富有的醫(yī)生和醫(yī)學(xué)教授；而他的妻子安娜對(duì)天文學(xué)充滿了熱情。他們從自己的私人天文臺(tái)拍攝到了明亮的恒星，其中一些像是被棱鏡分開(kāi)的光帶。亨利因病突然去世后，安娜請(qǐng)求皮克林幫忙完成這項(xiàng)工作。

與此同時(shí)，皮克林竭盡所能維持天文臺(tái)的運(yùn)轉(zhuǎn)。他請(qǐng)求天文愛(ài)好者予以資金支持，甚至出售草屑。但他沒(méi)有錢聘請(qǐng)任何人。1882年，他在報(bào)紙上刊文征求包括女性在內(nèi)的業(yè)余愛(ài)好者幫助他監(jiān)測(cè)200顆變星。每天晚上每顆星都需要進(jìn)行數(shù)百次觀察，以便跟蹤其光線如何變暗和變亮。對(duì)于那些有時(shí)間并且愿意做這些工作的女性，他歡迎她們提出申請(qǐng)，而這些工作“在家里只需透過(guò)開(kāi)著的窗戶就能完成”。有幾個(gè)人做出了回復(fù)并接受了任務(wù)。

同時(shí)，皮克林也對(duì)德雷伯夫婦發(fā)現(xiàn)的恒星進(jìn)行了研究。在它們的光譜中，皮卡林發(fā)現(xiàn)了很多細(xì)節(jié)。他請(qǐng)求安娜資助他擴(kuò)大這個(gè)項(xiàng)目。就像電子成像已經(jīng)提供了今天的數(shù)據(jù)洪流，攝影技術(shù)意味著天文學(xué)家可以從研究單星轉(zhuǎn)移到研究多星。安娜·德雷伯以她丈夫的名義設(shè)立了一個(gè)基金會(huì)，捐贈(zèng)了她的望遠(yuǎn)鏡并出資新建了一個(gè)能夠拍攝廣袤天空的天文臺(tái)，它能夠在一張底片上捕捉數(shù)百顆星星的光譜。德雷伯恒星光譜目錄就此誕生。

威廉明娜·弗萊明(Williamina Fleming)是對(duì)這些底片進(jìn)行研究的首批計(jì)算者之一，她最初是皮克林前任主任的女傭，孤身逃離蘇格蘭時(shí)還懷有身孕。后來(lái)，她成為哈佛大學(xué)第一位擁有官銜的女性。作為天文照片的管理人，她掌管著底片庫(kù)和計(jì)算人員團(tuán)隊(duì)。弗萊明發(fā)現(xiàn)了10顆新星和數(shù)百顆變星。

皮克林是一位頗具天賦的教育家，他在哈佛大學(xué)為女性設(shè)置了天文學(xué)課程，還曾在周邊的女子學(xué)院尋找新的工作人員。一些畢業(yè)生來(lái)自瓦薩學(xué)院，她們?cè)邮苓^(guò)彗星發(fā)現(xiàn)者、1865年成為美國(guó)第一位女天文學(xué)家的瑪麗亞·米切爾(Maria Mitchell)的培訓(xùn)。德雷伯夫婦的侄女安東尼·莫里(Antonia Maury)從瓦薩轉(zhuǎn)學(xué)過(guò)來(lái)，加入了皮克林的團(tuán)隊(duì)。莫里創(chuàng)建了明亮恒星光譜的分類系統(tǒng)，還根據(jù)彼此相互繞行的“雙子”星的光譜特征甄別出密近雙星。

1888年，皮克林找到了一位捐助者，從而將自己的攝影延伸至南部天空。再一次，一位富有的女繼承人出手相助。凱瑟琳·布魯斯(Catherine Wolfe Bruce)在70多歲時(shí)對(duì)天文學(xué)產(chǎn)生了興趣。除了在秘魯資助了一部望遠(yuǎn)鏡，她還為世界各地的天文學(xué)家設(shè)立了布魯斯獎(jiǎng)。該獎(jiǎng)項(xiàng)至今仍由太平洋天文學(xué)會(huì)頒發(fā)。

到1895年，皮克林聘請(qǐng)到了自己的校友亨麗愛(ài)塔·勒維特和安妮·坎農(nóng)加入進(jìn)來(lái)。勒維特對(duì)緩慢變化的恒星光度進(jìn)行了測(cè)量，并用墨水在玻璃底片上對(duì)其進(jìn)行注釋。索貝爾用優(yōu)美的文字描述了這些數(shù)字是如何從煙花般微小爆發(fā)的變星中產(chǎn)生的，還描述了每顆恒星怎樣“在光線的合唱中留下自己獨(dú)特的痕跡”。勒維特檢查了一些靠近模式恒星的恒星。模式恒星標(biāo)記在一個(gè)連著把手的小的方形玻璃上，這塊玻璃有點(diǎn)像蒼蠅拍。勒維特將其稱為“蒼蠅疾行者”，因?yàn)樗×?，無(wú)法對(duì)蒼蠅造成太多傷害。

坎農(nóng)畢業(yè)于威爾斯利學(xué)院，她是第一位受聘使用望遠(yuǎn)鏡的女助手。我們今天使用的恒星分類系統(tǒng)，就是她對(duì)弗萊明和莫里的恒星分類系統(tǒng)進(jìn)一步完善的成果。索貝爾提到，每當(dāng)坎農(nóng)無(wú)法估計(jì)大小時(shí)，她就會(huì)把原因記錄下來(lái)，例如用“c”表示多云或用“m”表示月光。

1903年，皮克林從百萬(wàn)富翁、實(shí)業(yè)家安德魯·卡內(nèi)基(Andrew Carnegie)那里為自己“偉大的玻璃照片庫(kù)”爭(zhēng)取到了一筆資金，壯大了自己的團(tuán)隊(duì)，進(jìn)而獲得了更多的數(shù)據(jù)。勒維特在麥哲倫云中探索到了成千上萬(wàn)的變星。在索貝爾的筆下，位于銀河兩側(cè)的變星“就像兩隊(duì)迷途的羔羊”。近距離地觀看了16顆變星后，她發(fā)現(xiàn)了一個(gè)趨勢(shì)：更明亮的變星周期更長(zhǎng)。皮克林稱這一發(fā)現(xiàn)卓著非凡。這些恒星變亮的時(shí)機(jī)顯示了它們的真實(shí)亮度，而其亮度可以與它們表面上的微弱度進(jìn)行比較，從而確定距離。這些造父變星今天仍然被當(dāng)作示距天體。

哈佛大學(xué)的許多女天文學(xué)家都要出差旅行?？厕r(nóng)注意到，在英國(guó)格林尼治天文臺(tái)“沒(méi)有女助手”，也沒(méi)有“一個(gè)德國(guó)女人”參加天文學(xué)協(xié)會(huì)的漢堡會(huì)議。在加入太陽(yáng)聯(lián)盟恒星光譜分類委員會(huì)時(shí)，她寫(xiě)下了作為唯一一個(gè)坐在長(zhǎng)桌旁的女人的感受：“由于我已經(jīng)在這個(gè)分支領(lǐng)域做了世界上幾乎所有的工作，所以有必要由我來(lái)進(jìn)行大部分的報(bào)告?！?/p>

皮克林1919年死于肺炎?？厕r(nóng)在訃告中寫(xiě)道，“他會(huì)因自己的熱心腸而被人懷念，而正是他讓我們相信自己和自己的能力。”

1921年，來(lái)自普林斯頓大學(xué)的哈洛·沙普利(Harlow Shapley)出任哈佛天文臺(tái)的新任主任。他在威爾遜山天文臺(tái)觀察到勒維特發(fā)現(xiàn)的變星后，認(rèn)為他們是“悸動(dòng)或振動(dòng)的氣體物質(zhì)”。到了年底，勒維特因癌癥離世。沙普利稱她是“從事天文學(xué)工作最重要的女性之一”。

在接下來(lái)的幾年里，沙普利全神貫注地研究了銀河系的范圍。1920年，沙普利與赫伯·柯蒂斯(Heber Curtis)就銀河是否包括整個(gè)宇宙或是否存在類似的星系等問(wèn)題進(jìn)行了一番爭(zhēng)論。答案取決于到旋渦星云（夜空中的氣體風(fēng)車）的距離。沙普利認(rèn)為他們只是氣體，而柯蒂斯則認(rèn)為它們包含恒星，而且非常遙遠(yuǎn)。沙普利的觀點(diǎn)在1924年被“推翻”，當(dāng)時(shí)埃德溫·哈勃(Edwin Hubble)宣稱，仙女座星云中的造父變星證明星云本身就是一個(gè)星系。

很快，一個(gè)新的畢業(yè)生出現(xiàn)了，她就是來(lái)自英國(guó)劍橋大學(xué)的塞西莉亞·佩恩（Cecilia Payne）。盡管在大學(xué)完成了自然科學(xué)的學(xué)業(yè)，但因?yàn)楫?dāng)時(shí)大學(xué)不會(huì)將學(xué)位授予女性，所以她并未獲得正式學(xué)位。聽(tīng)過(guò)沙普利在倫敦皇家天文學(xué)會(huì)的演講后，佩恩對(duì)他如何“與星辰同行并像密友一樣談?wù)撍鼈儭备械绞煮@嘆。在沙普利的鼓勵(lì)下，佩恩完成了博士學(xué)位——這是哈佛大學(xué)第一次將博士學(xué)位授予女性。

佩恩喜歡做飯、縫紉和娛樂(lè)。她認(rèn)識(shí)到，盡管曾經(jīng)認(rèn)為自己是“女性角色的反抗者”，但她真正的叛逆行為是“反對(duì)被視為下等人并且被當(dāng)作下等人對(duì)待”。1924年，佩恩在《自然》發(fā)表了關(guān)于最熱恒星的論文。她回憶了沙普利對(duì)她的幫助。“我寫(xiě)字，他打字，然后郵寄出去……我不想告訴他我自己就是一個(gè)出色的打字員。”沙普利要她署上自己的全名，作為論文的唯一作者?！澳銜?huì)因?yàn)樽约菏且晃慌远械叫邜u嗎？”他問(wèn)道。

1933年，佩恩穿越了北歐，在那里她遇見(jiàn)了謝爾蓋·加波什金(Sergei Gaposchkin)，一個(gè)在德國(guó)面臨納粹迫害的俄羅斯逃亡者?！拔抑牢冶仨殠椭优?。”她寫(xiě)道。她安排他來(lái)到哈佛，3個(gè)月后他們就私奔了。當(dāng)佩恩在1956年被授予正教授職務(wù)并成為哈佛大學(xué)第一位女正教授時(shí)，她宣布：“我發(fā)現(xiàn)自己被放在了薄楔上一個(gè)不可能的位置?！?/p>

今天，亨利·德雷伯星表仍然還在使用，而舊底片正在被數(shù)字化。正如索貝爾所言：一百年繁星之夜的記錄仍然獨(dú)一無(wú)二、價(jià)值連城，而且無(wú)可替代。

[資料來(lái)源：Nature][責(zé)任編輯：朝云]