天文學家:她點起了一束燭光,照亮了宇宙的浩瀚
發(fā)布時間:2021-04-08
瀏覽次數(shù):1688
天文學家:她點起了一束燭光,照亮了宇宙的浩瀚

1912年夏天,在一個悶熱的午后,哈佛天文臺里寂靜無聲,只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??諝饫锏臐駸崴坪踹_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(wǎng)格紙上飛速著畫著什么,汗水從她的鬢角滲出,以至于她必須時不時用左手拭去汗水,以免弄臟她面前的大作。

她時而歪著腦袋盯著面前的筆記,時而用手敲打桌面,就在某個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……等她完成了面前的大作,整個人都興奮的顫抖起來,她連忙拿起手中的草紙,發(fā)出了兩聲只有她自己聽得懂的呻吟,便跑向了另一個方向的臺長辦公室。

她點起了一束燭光,照亮了宇宙的浩瀚

?

圖.工作中的勒維特

她太過興奮,以至于忘記了敲門,當她開門沖進辦公室的時候,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。她連忙跑到中年人面前,將手里的“大作”放在辦公桌上。女人開始手舞足蹈起來,嘴里還發(fā)出一連串讓人費解的聲音,中年人擺擺手,示意她冷靜,然后拿起面前的一疊紙看了起來。

看著看著,紳士的內(nèi)心由平靜到興奮,由興奮到狂喜,他敏銳的科研嗅覺立刻給他的大腦這樣一個反饋:眼前這幾張帶著汗?jié)n的紙里,蘊含著一個顛覆性的成就和一個名垂青史的絕佳機會。他努力壓制著內(nèi)心的波瀾,盡量讓臉上的表情顯得自然。然后紳士在另一張紙上寫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

?

幾天之后,女人的成果順利發(fā)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紳士——時任哈佛天文臺臺長的愛德華·查爾斯·皮克林。而一個叫做亨麗愛塔·勒維特的女人名字只被放在了論文的注釋中,以感謝她對整理數(shù)據(jù)做出的貢獻和努力。

01

困惑

在19世紀末,科學范式還停留在哥白尼的“日心說”上,牛頓的經(jīng)典力學統(tǒng)治著科學的制高點。主流科學界普遍認為太陽是宇宙的中心,而銀河系就是宇宙的全部。而我們故事的起因就是源于當時困擾了科學界多時的難題——該如何測量星星與我們之間的距離?

在這樣的背景下,亨麗愛塔·勒維特登場了。

1868年7月4日,勒維特出生于一個牧師的家庭,父親的嚴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(這個女子學院后來被哈佛大學合并)。用那個年代的標準來衡量,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大大的玩笑,24歲那年,勒維特得了一場重病,苦于沒有良好的醫(yī)治手段,勒維特喪失了聽力。一直到她30歲,她的大部分精力都用于和病魔的抗爭。

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??蛇@樣一場巨大的變故讓勒維特的希望化為泡影,也徹底改變了她的命運。

02

契機

也許是因為病魔折磨的太久,勒維特已經(jīng)漸漸習慣了這樣“異于常人”的生活狀態(tài),她開始尋求改變,希望能夠找點事做。一次偶然的機會,她看到了一則學校天文臺的招聘廣告(當時,她的母校已經(jīng)并入哈佛):天文臺急需“計算員”來處理大量的觀測數(shù)據(jù)。男性的工資為每小時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并順利通過,當時擔任哈佛天文臺臺長一職的就是前文提到的那個紳士——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”這個項目上了,但考慮到勒維特的身體狀況,皮克林最終沒有讓她協(xié)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.當年受雇于哈佛天文臺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(tài)??捎钟姓l能想到,這樣一個看似不經(jīng)意的決定卻拉開了一個劃時代成就的序幕。

03

破繭

什么是變星呢?簡而言之,就是恒星的亮度會隨著時間發(fā)生周期性的變化。舉個例子,太陽的亮度在十一年內(nèi)大約只變動0.1%,而著名的造父一會在一周之內(nèi)從3.7等變成4.4等,可見兩者的差距之大。第一個發(fā)現(xiàn)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星云上,她記錄了該星云中大量變星的光譜數(shù)據(jù),在分析這些數(shù)據(jù)的過程中,勒維特發(fā)現(xiàn)了一個神奇的規(guī)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(huán)所花的時間越多,它最后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(fā)現(xiàn)的光譜規(guī)律

此時勒維特腦海中閃過一個詞——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(shù)據(jù)后,勒維特總結(jié)出了如下規(guī)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。這個公式暗含了一個極具吸引力的參數(shù),也就是上文提到的——距離??茖W家們一直苦于該如何測量星星,星系和我們的距離,而上面這個公式就可以美妙的解答這個疑問。

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,那么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(jù)其光度的變化也可以反推出蠟燭離我們的距離,而這縷燭光就是變星。這一定律也因此被成為”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了”日心說“的掘墓人,人們逐漸發(fā)現(xiàn)了太陽不是宇宙的中心,銀河系也不是宇宙的全部。我們認知的邊疆因為這一次偉大的發(fā)現(xiàn)被大大拓展。

04

曲折

如文章開頭所說的,這一劃時代的發(fā)現(xiàn)并沒有太多改變勒維特的生活,勒維特的成果只被發(fā)表在《哈佛天文內(nèi)刊》上,而皮克林館長以他自己的署名對外發(fā)表了該成果。幾年后,新臺長哈羅·沙普利利用勒維特的成果計算出了銀河系周圍幾顆造父變星的距離,并成功解決了造父變星零點標定的問題,但勒維特并沒有因此獲得什么。

她點起了一束燭光,照亮了宇宙的浩瀚

?

圖.勒維特發(fā)表的哈佛天文內(nèi)刊的文章

我們很難想象勒維特當時心中的感受,據(jù)說她時常在天文臺的辦公室中哭泣,她曾經(jīng)寫道:”The mind is sexless – and so is the sky?。ㄋ枷氩环中詣e,宇宙也是)”。 她人生中的后幾年也許只能用凄涼來形容吧。直到1921年,勒維特死于癌癥,她被葬入家族墓地,可惜的是,她的墓碑上只有寥寥數(shù)行,記錄著她的姓名和生卒年份,對于她的偉大發(fā)現(xiàn)竟只字未提……

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,勒維特的名字只在其中一行/

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系(M31)和我們的距離,這也第一個被明確的河外星系。哈勃的發(fā)現(xiàn)遠不止此,通過對大量星星的測距,哈勃發(fā)現(xiàn)了讓他名垂青史的成就——紅移,并得出了”宇宙正在膨脹“的重要結(jié)論。

自那以后,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前對于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(jīng)過世了三年有余,根據(jù)規(guī)定,諾貝爾獎只授予生者。后世為表彰勒維特的卓越貢獻,將第5383號小行星以及月球表面的一座環(huán)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,勒維特也并非如雷貫耳,也并非能與如哈勃,倫琴這樣的名字比肩,但她的發(fā)現(xiàn)以及這一發(fā)現(xiàn)的意義卻是十分深遠的,說她開啟了一個新時代一點也不為過。2014年,美國加利福尼亞州劇院上演了名為《Silent Sky(寂靜的天空)》的話劇,講的就是關(guān)于勒維特的傳奇,此劇一經(jīng)上演便大受好評。其中一句臺詞讓人印象深刻:

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


關(guān)注【深圳科普】微信公眾號,在對話框:
回復【最新活動】,了解近期科普活動
回復【科普行】,了解最新深圳科普行活動
回復【研學營】,了解最新科普研學營
回復【科普課堂】,了解最新科普課堂
回復【科普書籍】,了解最新科普書籍
回復【團體定制】,了解最新團體定制活動
回復【科普基地】,了解深圳科普基地詳情
回復【觀鳥知識】,學習觀鳥相關(guān)科普知識
回復【博物學院】,了解更多博物學院活動詳情
?
聽說,打賞我的人最后都找到了真愛。
做科普,我們是認真的!
掃描關(guān)注深i科普公眾號
加入科普活動群
  • 參加最新科普活動
  • 認識科普小朋友
  • 成為科學小記者