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她丈量了宇宙却做了一生廉价计算员,当诺奖敲门时她已去世三年 精选

已有 6333 次阅读 2017-12-19 23:31 |系统分类:人物纪事

她丈量了宇宙却做了一辈子廉价劳动力,当诺奖来敲门时已去世3年

在观看满天繁星的时候,总有人会问这么一个问题:

这么多的星星,它们距离我们究竟有多远呢?

可奈何没能拥有天文学家的那些高科技,可以算一算?

然而,在一百多年前,在那个计算机连数星星都不行的时代,就有这么一个人凭借纸跟笔算出了一项惊世的发现。

她丈量了宇宙却做了一辈子廉价劳动力,当诺奖来敲门时已去世3年

她年纪轻轻就身患顽疾,不仅长期饱受疾病的折磨,还直接导致听力丧失。

可她从未自暴自弃,始终坚持靠自己的双手赚钱。

上司将她打入“冷宫”,同事不看好她的工作。

明明是同等的职位,她却只能拿到其他男性员工薪水的一半。

后来好不容易有了惊世的发现,却几乎没有得到任何收获。

但她终身未婚,一直兢兢业业地工作,最后身患癌症而死去。

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她就是那个发现如何测量宇宙的女人,也像是哈勃背后的女人。

这个划时代的发现直接导致天文学上的重大变革。

毫不夸张地说,她直接颠覆了人类的宇宙观。

然而,直到今天,她依然没有得到她应得的荣誉,鲜少有人知道她的伟大贡献。

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拉德克利夫学院

1868年,亨丽爱塔·斯万·勒维特出生在美国的一个牧师家庭里。

她从小就是隔壁家的乖乖女,性格温和,成绩优秀。

20岁那年,她顺利考上了拉德克利夫学院。

在那里,她就充分表现了自己的语言天分,一口气修完了5门外语。

然而,她并未受到命运之神的眷顾。

毕业后一年(25岁时)她就患上了一种很难治愈的顽疾,还使她不断丧失听力。

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哈佛天文台,摄于1899年

她一边与疾病抗争,一边坚持要找份能养活自己的工作。

1893年,勒维特终于谋得在哈佛天文台担任计算员的工作。

事实上,这是个实在的"苦差事"。

不是很恰当地说,她的工作就是数星星,数它们的亮度,距离等各种特征。

只不过在今天这类型的工作早已被强大计算机所取代。

原来在那个年代,宇宙的规模完全是个未解之谜。

尽管有技术可以确定我们离太阳和邻近恒星有多远,但是并没有人知道与其他恒星的距离。

当时大家的依据是:如果物体距离较远,物体会变得越来越暗淡。

可问题是只有当天文学家知道物体的实际亮度时,这才会起作用。

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哈佛的折射望远镜的草图

那怎么才能测量物体的实际亮度呢?

理论上来说,是用恒星光谱中某些谱线的强度比和绝对星等*的线性经验关系。

具体的方法就是,由电子传感器装置拍下天空图像,再通过“计算机”对一长串数字的分析计算就能解决这个问题了。

当时的哈佛大学天文台也用这先进的技术积累了近五十万张天空图像。

然而,那笨重的机械计算机并没有今天那么高级,对后期计算分析一点办法也没有。

注:而平时人们用肉眼所看到的星体亮度,则称为视星等。绝对星等在特定条件下恒星绝对亮度。

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爱德华·皮克林

为了分析这些图像,哈佛天文台主任爱德华·皮克林就只得招募一群女职工来进行这项工作。

因而她们还将戏称为皮克林的后宫、娘子军。

连算盘都没有的她们只能靠笔和纸加上非凡的耐心,日复一日地进行运算。

专属的“女性电脑”这一称号,也无不在暗示一个人做了单调,重复,乏味的工作。

但她们只能拿到每小时30美分的报酬,大概只有同等职位的男员工薪水的一半。

毫无疑问,勒维特就是其中的一员。

只不过,由于身体原因,她还遭到了上司皮克林“特殊对待”。

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皮克林和他的娘子军

熟悉工作之后,她并没有被分配到参与天文台最重要的恒星光谱分类*的工作。

而是一个人独自去研究变星,也就是那些亮度会随时间改变的星星。

可天文学界对恒星都几乎一无所知,就更提是变星了。

所以上司皮克林的这一特殊关照,似乎还真有点将她打入“冷宫”的意思。

然而,勒维特却也欣然接受这一特殊的安排。

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她日复一日地认真地对变星的位置和亮度进行着枯燥的测量与计算数值

想象一下,一个饱受病痛折磨(失聪)、职位卑微的女人,拿着几乎最低的工资,坐在办公室的某个角落,不断用笔在纸上记录和计算着各种复杂的数字。

她甚至被周围的同事看作在进行毫无意义的工作。

天知道她那段时间经历了什么心路历程。

可她还是依然执着、认真地做好自己的工作。

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麦哲伦星云

皇天不负苦心人,勒维特细心地在当时的麦哲伦星云中发现了一些星星的特别之处。

无论它们处在哪个位置,亮度变化的规律都是一致。

如果能从这个规律中找到计算距离的方法,这岂不是一把相当好的量天尺?

比起之前靠经验数据来估算,不就更准确了吗?

于是她立即将这一系列的发现和设想系统地整理成一篇论文。

1908年,这篇论文也在《哈佛天文台年鉴》上公开发表了。

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文章指出她在麦哲伦星云中一共找到了1777颗特殊的恒星,也就是如今说的造父变星*。

其中,她还专门挑选了16颗有代表性的造父变星,将它们光变周期和星以表格的形式一一列了出来。

注:造父变星是一类亮度随时间呈周期性变化的变星。由于是第一颗被确认的这类变星的中文名称是造父一,因此得名。

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船尾座RS是银河系中最亮的造父变星之一,由哈勃空间望远镜拍摄

更令人振奋的是,她指明几个变量间的规律:越亮的变星,亮度变化周期越长,两者关系紧密。

而它们之间的关系也是很简单的正相关关系(可总结为周光关系)。

别看这一条看似简单的定律,它可是开启了观测宇宙学的新时代。

因为这样可以通过造父变星的光变周期求得绝对星等,进而求出距离模数,最终求得造父变星的距离。

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然而,这篇文章确实让一些同事对她刮目相看,但她的待遇和地位却从未得到过改善。

不过勒维特还算是幸运的,她的造父变星的周光关系提出后不久就能被外界认可。

勒维特发布研究结果后的一年,埃希纳·赫茨普龙确定了银河系中多个造父变星的距地距离。

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沙普利

在她生命中的最后几年,哈佛天文台的新台长沙普利通过她的定律,用完美的数学计算出了银河系周围恒星的距离。

事实上, 有了勒维特的结果,任何造父变星的距离都可以被精确计算。

而我们熟知的天文学家哈勃还将她惊人的发现推向更深层次的高度。

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哈勃

哈勃便是通过勒维特的方法,利用仙女座大星云和三角漩涡星云(M33)之中的一批造父变星,推算出了两个星云与地球间的距离均为90万光年。

而当时已知的银河系直径仅有10万光年。

他的这一发现说明了宇宙中还有其它像我们银河系一样的星系。

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仙女座大云星

在此之前,人类对宇宙的认识还停留在哥白尼的日心说。

那时人们普遍相信,太阳就是银河系的中心,而银河系就是宇宙的全部。

这一发现无疑颠覆了人类的宇宙观,而这一切正是以勒维特的发现为基石完成的。

除此之后,哈勃通过测量退行恒星的“红移”,发现了宇宙就像中年人的肚子一样,不断地在膨胀、膨胀...

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勒维特与家人一起合葬的墓碑

然而,勒维特却没来得及看到这些成就,因为在1921年她就身患癌症而逝世了。

她的墓地,上面只是草草地记录了她的姓名、生日和忌日。

而1924年,瑞典科学院的哥斯塔·米塔-列夫勒曾考虑提名其获选诺贝尔物理学奖,并致信沙普利,想要得到更多勒维特的工作细节。

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沙普利只能回信说勒维特已经去世。最终,勒维特并未得到提名,因诺奖从不授予逝者。

直到今天,她的发现仍被用于帮助我们了解天体的距离,探索那神秘的宇宙。

正如《测量宇宙》一书中,所言这样写道:“如果说利维特提供了确定宇宙大小的钥匙,那么哈勃就是那个把钥匙插进锁眼,并发觉如何开锁的人。

她丈量了宇宙却做了一辈子廉价劳动力,当诺奖来敲门时已去世3年

目前技术可见的最遥远的星系 ,每个星系都由数十亿颗恒星组成

可事实上,那个默默无闻造钥匙的人却一直在被世人所遗忘。

个中原因,我们说不清道不明,但无论是勒维特的成就还是人格魅力,都值得一再被人铭记。

*参考资料

Henrietta Swan Leavitt.Wikipedia

Johnson, George. Miss Leavitt's Stars : The Untold Story of the Woman Who Discovered How To Measure the Universe 1st ed. New York: Norton.

王爽《失聪、低薪、终身未婚、无人知晓,但她开启了现代宇宙学之门》




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