天空的一半属于她们——你应该知道的八位女性天文学家

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加州大学洛杉矶分校物理学和天文学教授 Andrea Ghez 因在银河系中心发现一个拥有 400 万个太阳的超大质量黑洞而分享了 2020 年诺贝尔物理学奖。在迄今为止的四位女性诺贝尔物理学奖获得者中，Ghez 是唯一的天文学家，她的获奖是天文学和天体物理学领域女性学者的巅峰。然而在现实中，女性天文学家仍然是少数，并且她们的职业生涯比起男性来说显得更加艰难。Sidney Perkowitz 是一位科普作家，他相信女性也可以在天文学领域大有作为，最近他在 JSTOR Daily 发表文章，盘点了历史上八位著名的女性天文学家的故事，知社为您编译如下。

第一行: Hypatia、Andrea Ghez、Henrietta Leavitt、Mary Somerville。

第二行: Sara Seager、Emilie du Chatelet、Cecilia Payne-Gaposchkin、Caroline Herschel。

图源：维基综合

Hypatia 古埃及

神话中掌管天文学的神祗是希腊的缪斯·乌拉尼亚。作为宙斯的女儿，她在神话中的地位很重要，因为宙斯掌管的领域是天空。除了这个神圣的遗产之外，乌拉尼亚还被描绘成在地球上进行测量，象征着从事天文学的女性。当然，在那个古老的时代，也有一位真正的女性天文学家：Hypatia（约公元 355-415 年）是一位住在亚历山大港的数学家、天文学家和哲学家，她的工作地点与托勒密撰写天文学论文 Almagest （天文学大成）是同一个地方。

Hypatia

Émilie du Châtelet 法国

几个世纪之后，其他研究天空的女性们才开始崭露头角。随着现代女性的贡献越来越大，我们正在了解她们过去的杰出工作，包括那些曾经被忽视的研究。三位特别的早期天文学女性展示了不同的科学贡献，尽管她们进入男性天文学世界的途径截然不同。

正如诗人和哲学家艾米丽·格罗斯霍尔茨的评论“黑暗中的蜡烛”中所描述的，十八世纪的法国女性 Émilie du Châtelet 和十九世纪的苏格兰女性 Mary Somerville 都对现有的天体物理学理论作出了重要补充。在这两位明星之间的时代，德国出生的英国女性Caroline Herschel 因其使用望远镜对彗星和星云的观测成果而广受认可。

Émilie du Châtelet

Du Châtelet 于1706年生于一个贵族家庭。她的父亲是路易十四凡尔赛宫的礼宾司司长，他认可女儿的聪明才智，给她聘请了教授六种语言、数学和物理的导师和顶尖科学家。

这使她能够为当时的天体物理学做出贡献。当时的天体物理学提出了一个重要的问题：行星运动的原因是什么？艾萨克·牛顿将其归因于他的基础著作《数学原理》（1687）中提出的万有引力。相反，勒内·笛卡尔认为，在天空中旋转的粒子移动了行星并引起了地球的引力。Du Châtelet看到牛顿方法具有极强的预测能力，她和她的爱人、伟大的法国作家伏尔泰一起撰写了《物理学研究所》（ Institutions de Physique）（1740年）来介绍牛顿的理论。Du Châtelet 没有因循守旧，而是用强有力的、崭新的微积分工具取代了牛顿的几何方法。牛顿思想在法语中的这种改造极大地帮助了他们在欧洲接受笛卡尔的数学理论。

Institutions de Physique

Mary Somerville 苏格兰

Mary Somerville

图源：Stock Montage/Getty Images

Du Châtelet 的名声随着时间的流逝而褪色，而 Mary Somerville 则在2017年被印在了苏格兰新发行的货币上，而她的经历则相对比较平静。这位英国海军上将的女儿出生于1780年，仅受过有限的教育，但是她自学了数学和天文学，以及法语。在第二次婚姻中，她的丈夫对她的事业给与了热诚的支持。到1827年，她的专业能力广为人知，她被邀请用英语为皮埃尔-西蒙-拉普拉斯的巨著《天体力学论》（Traité de Mécanique Celeste，1798年）写一个通俗的版本。Somerville 的版本《天体机制》（1831年）更深入地研究了引力理论，并引入了新的数学方法。与 Du Châtelet 的努力一样，它传播了牛顿的思想。Somerville 职业生涯中最令人难忘的事，是她成为了历史上第一个被称为“科学家”的人——在 Somerville 之前，研究人员被称为 "men of science"。Somerville 的书评者创造了 "scientist"来把她包含在内，这一举动表示人们不再认为科学是男性的专有领域。

Caroline Herschel 英国

Caroline Herschel

Caroline Herschel 1750年出生于德国，帮助她的兄弟威廉在英国建造了一架天文望远镜，并开展天文观测活动。当他在1781年发现天王星后，乔治三世国王每年拨给他200英镑作为国王的天文学家的津贴作为奖励。有了这份收入，威廉制定了更大的计划：正如 Caroline自己的记述：

我要开始接受助理天文学家的培训；作为鼓励，我给了自己一个适合扫荡的望远镜…… 我要扫荡彗星……

彗星的发现引起了公众的极大兴趣，Caroline 的探索工作让她远近闻名。在1786年发现她的第一颗彗星后，一些著名科学家前来观看“卡罗琳彗星”，威廉被叫到温莎城堡向皇室解释这颗彗星的情况。Caroline 在对更多彗星和许多星云进行编目方面取得了很大的成就，这些成就为女性在科学界开创了两个不凡的记录：作为威廉的助手，国王授予她每年50英镑的津贴，这是英国有史以来第一次支付给女性的专业薪水；她关于彗星观测报告是在英国皇家学会（尽管不是她本人）当众朗读并发表在其《哲学汇刊》中的第一篇女性论文。（Mary Somerville 的论文是女性作者的第二次出现）

Henrietta Leavitt 美国

到19世纪后期，很多天文女性不再依赖生活中的男性，而是在马萨诸塞州剑桥市的哈佛学院天文台担任常规职位，虽然是助理职位。从1881年左右开始，天文台的主管 Charles Pickering 开始雇用女性来分析天文台收集的大量数据，她们被称为“哈佛计算员”。Pickering 更喜欢女性，因为人们认为她们在这种工作上比男性更有耐心——而且因为她们接受的工资较低。即使是拥有大学学历的女性，也像非熟练工人一样只能获得每小时25至50美分的报酬。

Henrietta Leavitt

哈佛计算员们分析恒星的摄影图像及其光谱，以找出恒星的亮度及其发射光的波长。这种艰苦的劳动产生了新的科学成果。计算员 Henrietta Leavitt 是一位聋哑人，她于1912年发表的一项结果改变了我们对宇宙的看法。她研究了造父变星（以仙王座命名），其亮度波动周期从几天到几个月，她发现更长的周期与更高的亮度相关。但是从地球上看到的恒星的亮度取决于它与地球的距离以及它所辐射的能量，即它的真实亮度。利用一组距离相同的Cepheids，Leavitt计算出了周期和内在亮度之间的精确数学关系。观测者可以用一个Cepheid 的周期来找到它的真实亮度，然后将其与地球上看到的亮度进行比较，即可获得地球与该星的距离。

这是测量广阔宇宙距离的独特工具。1923年，天文学家埃德温·哈勃在一片昏暗的光斑中发现了造父变星，后来被称为仙女座螺旋星云。他用上述方法计算出它的距离为 90万光年，这表示它们不属于银河系。哈勃发现了仙女座星系，这是宇宙中数十亿个河外星系中的第一个，在当时是一个惊人的发现。至少有一位当代天文学家认为Henrietta Leavitt 的研究应该获得诺贝尔奖，但她几乎没有得到任何荣誉。

Cecilia Payne-Gaposchkin 美国

Henrietta Leavitt 和其他被聘为助手的人确实可以为天文学作出重要贡献，但他们被限制在在指定的研究范围内，无法按照自己的想法开展独立研究，他们的成就也不总是得到认可。为了达到更高的专业水平，女性必须获得博士学位。即使到了 20 世纪，这也并不容易，但是来自英国的 Cecilia Payne-Gaposchkin (née Payne) 做到了。

Cecilia Payne-Gaposchkin

图源：史密森协会

她1900年出生于英国，一直想研究科学。剑桥大学的奖学金允许她学习科学，但仅限于非学位课程，她的物理学教授欧内斯特·卢瑟福经常羞辱她，因为她是班上唯一的女性。另一方面，著名天文学家亚瑟·爱丁顿启发她选择了天文学，但是在英国缺乏女性读研的机会，于是她前往美国哈佛天文台，在新主任 Harlow Shapley 指导下攻读研究生课程。1925年，她凭借题为“恒星大气”的论文成为第一位在哈佛大学拉德克利夫学院获得天文学博士学位的人。

她的论文回答了一个古老的问题：星星是由什么组成的？Payne-Gaposchkin 仔细分析了在哈佛天文台测量的恒星光谱，其波长模式是恒星中元素的指纹。她的结论是：恒星主要由氢组成，还有一些氦。这与当时普遍认为地球和恒星具有相同成分的观点完全相反。Payne-Gaposchkin 受到了不小压力，要求她在论文中声明她对氢和氦的结果“几乎肯定不是真实的”。但四年后，其他人的独立研究证实了她的发现。现在人们理所当然地认为，氢是宇宙中最普遍的元素，并且氢正在经历核聚变为恒星提供能量。1962年，著名的天文学家 Otto Struve 和 Velta Zebergs 称 Payne-Gaposchkin 的研究“无疑是天文学史上最出色的博士论文”。

所有这些女性故事给人的启发是女性需要接受高水平教育，通过这种教育，女性可以获得必要的专业能力和合适的工作职位。直到二十世纪中叶，科学教育才对女性更加开放。当代和上一代天文学女性都拥有一流机构的博士学位，并凭借这些证书取得了巨大的成功。

Sara Seager 美国

天文学一个重要的领域是对太阳系外行星（称为系外行星）的研究，该研究始于 1992年首次观测到一颗行星围绕另一颗恒星运行。今天已经发现了大约4576颗系外行星，研究人员正在对它们进行搜索，以寻找可能存在生命的行星——或者甚至可能类似于地球的行星，这项工作有可能回答那个终极问题——我们是宇宙中唯一的吗？

Sara Seager

系外行星研究是一个充满活力的领域。Sara Seager 是麻省理工学院的天文学家和行星科学家，在寻找新的系外行星和分析它们的大气层以寻找生命或其前体存在的迹象方面一直处于领先地位。她获得了麦克阿瑟奖学金（也称为天才奖）和许多其他奖项，并在纪录片《寻找行星 B》中出镜。

Andrea Ghez 美国

天文学、天体物理学和宇宙学的第二个感兴趣的领域是黑洞研究，黑洞是引力如此强烈以至于包括光在内的任何东西都无法逃脱的时空区域。爱因斯坦的广义相对论预测了这些区域的可能性，间接证据表明它们实际上存在于星系的中心，包括我们自己的星系。

Andrea Ghez

Andrea Ghez从小就想成为一名宇航员，当她成为一名天文学家时，她找到了一种方法来测试银河系中存在黑洞的可能性，使用巨大的望远镜来获得遥远的宇宙物体的高分辨率图像。自20世纪90年代以来，她追踪了26000光年外围绕我们银河系中心运行的恒星的轨迹。当她分析这些轨道时（使用她的先驱Émilie du Châtelet和Mary Somerville所倡导的相同的牛顿力学），她发现这些恒星被一个相当于400万个太阳的巨大质量体固定在一个相对小的范围中。这个关于我们银河系内的超大质量黑洞的明确证据为 Ghez 赢得了诺贝尔奖。

这些例子表明，如果女性有适当的机会，她们同样可以做出重要的天文学贡献。在一个致力于公平的社会中，这些机会应该是与男性相同的。很久以前，Émilie du Châtelet以她一贯的聪明才智，更直率地表达了类似的观点，她写道：“如果我是国王，我将纠正一种歧视行为，这种行为就像削减了人类的一半。我将让女性获得参与所有事务的权利，特别是思想的权利。”