揭開太陽之謎的塞莉西亞·佩恩·加波施金

冉浩

到哈佛去

塞莉西亞·佩恩1900年出生于英國白金漢郡文多爾，是艾瑪·艾倫那和愛德華·佩恩3個孩子中的一個。愛德華是一位律師和歷史學者，1904年莫名溺死于一條溝渠中，那年塞莉西亞只有4歲。母親艾瑪來自一個普魯士家族，家族有兩個非常著名的長輩，史學家格奧爾·海因里?！づ鍫柎暮妥骷艺材匪埂ね柦鹕Ｔ趷鄣氯A去世后，艾瑪一個人將孩子們拉扯大。

塞莉西亞起初就讀于圣保羅女子學校。她的姑母在劍橋大學紐納姆學院從事植物學研究。受到姑母的鼓勵，在1919年，她獲得獎學金，進入這個學院，學習植物學、物理學和化學。在這里，她聽到亞瑟·愛丁頓講述他到非洲普林西比島拍攝日全食的事情，照片中太陽旁兩顆星的位置可以驗證愛因斯坦的廣義相對論。這激起了她對天文學的興趣。

接下來，她除了完成應有的課程外，開始盡可能多地去聽天文學的課程，甚至自制了一臺望遠鏡。塞莉西亞完成學業(yè)后被選為皇家天文學會的會員，但是因為她是女性，劍橋大學不能授予她學位，這一規(guī)定直到1948年才打破。而且，當時在英國，并沒有可以提供給女性的天文學職位。塞莉西亞意識到，留在英國，她唯一的選擇只有教書，所以，她決定去外面闖一闖。

她被介紹給了哈佛大學天文臺的臺長哈羅·沙普利，后者剛好啟動了一個可以接納畢業(yè)生的項目。而當時，女性天文學家安妮·珍普·坎農(nóng)已經(jīng)因為卓越的工作在那里闖出了偌大的名聲，雖然女性天文學家依然受到歧視，但狀況遠比英國好得多。1923年，塞莉西亞決定前往美國。

不一樣的光譜分析

在一年之內(nèi)，塞莉西亞就完成了4篇不錯的論文。作為塞莉西亞的導師，沙普利鼓勵她著手準備自己的博士論文，爭取獲得博士學位。塞莉西亞的研究是以坎農(nóng)對恒星的分類為基礎的，坎農(nóng)以恒星的顏色為依據(jù)，根據(jù)恒星的表面溫度從高到低的順序，將愛德華·皮克林等人建立的光譜分類法修訂為劃分O、B、A、F、G、K、M、R、N、S等類型的分類法。這種分類法被稱為“哈佛分類法”，后來在天文學上被廣泛使用。塞莉西亞計劃全面探討恒星的溫度問題，并且進一步探討如何用離子理論來測定恒星大氣中的元素含量。

之前，亨利·諾里斯·拉塞爾從太陽的光譜數(shù)據(jù)和地球地殼的化學構(gòu)成上推斷，太陽表面的構(gòu)成成分和地球表面的構(gòu)成成分是大致相同的，只是太陽表面的大氣溫度更高，所以才產(chǎn)生了不同的吸收光譜。

而與拉塞爾做法不同的是，塞莉西亞首次對玻爾在量子方面的理論進行了概括和整理，并將它應用于天文學的觀測。

塞莉西亞最后的分析結(jié)果與拉塞爾的推測大不相同。塞莉西亞認為太陽的表面成分和地球表層大不相同，她的分析顯示，恒星的大氣成分主要是氫和氦，其他元素只占少數(shù)。塞莉西亞同時認為， 恒星顏色和光譜的不同，只是因為表面溫度不同，而并非成分的區(qū)別。

塞莉西亞把自己的研究結(jié)果告訴了拉塞爾，但拉塞爾不能接受這樣的結(jié)論，他回信說：“這顯然是不可能的?！崩麪柺巧称绽睦蠋?，同時也是一流的天體物理學家。這兩個身份使塞莉西亞產(chǎn)生了動搖，在最后歸納結(jié)論的時候她又分析說氫和氦的含量應該沒有那么高。

史上最卓越的天文博士論文

1925年，塞莉西亞將自己在星體溫度、光譜分類、元素分析等方面的研究成果整理成論文《恒星大氣，對星體反轉(zhuǎn)層高溫的觀察研究》發(fā)表。這一論文幫她獲得了博士學位，同時也奠定了她在天文學中的地位。后人曾評價這篇論文是史上最卓越的天文博士論文。

接下來的幾年里，越來越多的天文學家開始認可塞莉西亞的觀點，承認恒星上的氫遠比地球豐富。曾經(jīng)在論文審查時建議塞莉西亞修改結(jié)論的亨利·諾利斯·羅素也轉(zhuǎn)而支持塞莉西亞，并對她的工作贊不絕口。1929年，基于大量對太陽的新觀測，拉塞爾也終于相信了這一結(jié)論。

作為一個女性，塞莉西亞深感在工作中的不受重視。同樣的工作，女性得到的報酬要少得多。她甚至在某些時候警告那些希望從事天文工作的婦女：除非你找不到更好的工作。事實上，她也一度因為報酬太低而打算另謀出路，但沙普利確實是一位有擔當?shù)睦蠋煟皶r為她爭取到了高一些的薪水，并在之后為她爭取到了正式的“天文學家”頭銜。其結(jié)果就是，這位偉大的科學家后來一直留在了哈佛大學天文臺。

1931年，塞莉西亞獲得美國國籍。

兩個天文學家

1933年，塞莉西亞去歐洲旅行了。在德國，她遇到了出生在俄國的天文學家謝爾蓋·伊拉里奧諾維奇·加波施金。兩人互生好感，塞莉西亞幫助謝爾蓋得到了去美國的簽證，然后，到了1934年，兩位天文學家在美國組成了家庭。他們把家安在了哈佛旁邊的歷史小鎮(zhèn)馬薩諸塞州的萊克星頓，美國獨立運動就從這里打響了第一槍。

隨著時間的推移，人們對女性的觀念逐漸轉(zhuǎn)變。1956年，婦女終于可以成為哈佛的全薪職員。時年56歲的塞莉西亞·佩恩被聘為天文學教授和天文系系主任，也是哈佛歷史上首位女系主任。在慶祝茶會上，這位新晉教授及系主任邀請了全系的女學生參加，她發(fā)表了簡短的演說，并再次提到了女性在科學研究中的地位問題。

在職業(yè)生涯的晚期，塞莉西亞致力研究高光度恒星，以了解銀河系的結(jié)構(gòu)。她和丈夫一起對亮度高于視星等10等的恒星進行巡天，觀測了數(shù)以百萬計的恒星。這些資料都用于了解恒星演化。

1979年12月7日，這位偉大的女性離開了這個世界。雖然塞莉西亞曾對女性的地位低下有過怨言，但是她顯然也為那些立志有所突破的女性樹立了榜樣，鼓舞著追求科學的人。后來的著名天文學家瓊·費曼就視之為偶像，當然，也包括她的丈夫和3個孩子，后者是愛德華、凱瑟琳和彼得，母親是他們前進的目標。