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活著的傳奇:黑洞照片的幕后英雄與拒絕領(lǐng)獎(jiǎng)的

時(shí)間:2020-01-18 15:31來(lái)源:網(wǎng)絡(luò)整理 瀏覽:
來(lái)源:“返樸”公眾號(hào)(ID:fanpu2019)正如魯賓所說(shuō),瑪格麗特用自己的光輝、努力、原創(chuàng)性與優(yōu)雅迎接挑戰(zhàn);正如她的女兒薩拉所說(shuō),瑪格

來(lái)源:“返樸”公眾號(hào)(ID:fanpu2019)

正如魯賓所說(shuō),瑪格麗特用自己的光輝、努力、原創(chuàng)性與優(yōu)雅迎接挑戰(zhàn);正如她的女兒薩拉所說(shuō),瑪格麗特也許只是希望成為自己所在時(shí)代的最好的觀測(cè)天文學(xué)家之一,但實(shí)際上卻成了自己所在時(shí)代的最好的天文學(xué)家之一。

撰文 | 王善欽

瑪格麗特·伯比奇(Eleanor Margaret Peachey Burbidge,1919-)是20世紀(jì)天文學(xué)領(lǐng)域的風(fēng)云人物,也被公認(rèn)為還活著的最杰出的天文學(xué)家之一。在學(xué)術(shù)生涯前期,她輾轉(zhuǎn)于不同的大學(xué)與天文臺(tái),與合作者完成恒星內(nèi)部元素合成理論,成為破解星星內(nèi)部秘密的核心人物之一(參見(jiàn)《百歲天文學(xué)家的傳奇人生:她使用望遠(yuǎn)鏡與手搖計(jì)算機(jī)破解了星星的奧秘》)。但她并未止步于此:她繼續(xù)研究星系的旋轉(zhuǎn)曲線,研究類(lèi)星體的光譜,成為格林尼治天文臺(tái)臺(tái)長(zhǎng),參與哈勃太空望遠(yuǎn)鏡光譜儀研制,帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)M87中的黑洞——沒(méi)錯(cuò),這個(gè)黑洞就是去年刷屏的那張人類(lèi)首次拍攝的黑洞照片里的那個(gè)。

星系旋轉(zhuǎn)曲線與暗物質(zhì)

在1953到1955年之間,瑪格麗特一方面從觀測(cè)與理論兩方面分別研究恒星化學(xué)成分與元素產(chǎn)生的具體過(guò)程;另一方面,她在1954年讀了一篇涉及星系亮度與星系質(zhì)量比值的論文,然后立即決定測(cè)量“旋渦星系”的旋轉(zhuǎn)曲線,以確定它們的質(zhì)量與亮度之比。

在發(fā)表名垂青史的恒星元素解密論文的同一年,即1957年,瑪格麗特與丈夫杰弗里·伯比奇都得到芝加哥大學(xué)的職位。當(dāng)時(shí)芝加哥大學(xué)禁止裙帶關(guān)系,夫妻倆不能同時(shí)在芝加哥大學(xué)擔(dān)任教職。因此,杰弗里接受了芝加哥大學(xué)的教職,而瑪格麗特成為Shirley Farr學(xué)者(博士后,不是教職),二人因此可以同時(shí)在芝加哥大學(xué)工作。這是瑪格麗特第二次來(lái)到芝加哥大學(xué)工作。

也正是在1957年,瑪格麗特的女兒薩拉(Sarah Burbidge,1957-)出生。從1957年到1962年,瑪格麗特與杰弗里大部分時(shí)間雖然都在芝加哥大學(xué)的葉凱士天文臺(tái),但依然會(huì)在每年的暑期花一部分時(shí)間去帕薩迪納與福勒合作,有時(shí)候霍伊爾也會(huì)從劍橋大學(xué)飛過(guò)來(lái)與他們一起討論。

在這期間,夫妻倆繼續(xù)使用望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)星系和恒星的光譜,用這些譜線來(lái)分析星系與恒星的化學(xué)成分,并分析星系的旋轉(zhuǎn)速度。光譜儀將星光分解之后,每個(gè)波段上的光都會(huì)變暗,為了讓得到的光足夠亮,必須長(zhǎng)時(shí)間曝光,有些遙遠(yuǎn)天體的光譜非常暗淡,需要曝光3到5小時(shí),才可以在底片上得到較好的光譜?,敻覃愄嘏c杰弗里常常在芝加哥寒冷的冬夜長(zhǎng)時(shí)間站在望遠(yuǎn)鏡前,眼睛不離目鏡,持續(xù)觀看好幾個(gè)小時(shí),以獲取珍貴的光譜。

由于地球在自轉(zhuǎn),如果望遠(yuǎn)鏡不轉(zhuǎn)動(dòng),就會(huì)隨著地球的自轉(zhuǎn)而迅速偏離目標(biāo)。因此,必須由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)望遠(yuǎn)鏡逆向轉(zhuǎn)動(dòng),以確保望遠(yuǎn)鏡在曝光過(guò)程中始終對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)。在這個(gè)過(guò)程中,觀測(cè)者也必須配合望遠(yuǎn)鏡轉(zhuǎn)動(dòng)??傮w上,這樣的觀測(cè)比較辛苦。

更痛苦的是一些意想不到的意外。有一次,控制望遠(yuǎn)鏡的電動(dòng)機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中卡住了杰弗里的胳膊,幾乎擠斷了他的手臂,瑪格麗特與同事聽(tīng)到杰弗里的呼喊之后,立即切斷電動(dòng)機(jī)的電源,跑過(guò)去拉出杰弗里淤青的手臂。另一次,瑪格麗特在麥克唐納天文臺(tái)觀測(cè)一個(gè)星系時(shí),從3米高的操作臺(tái)摔到地面,這差點(diǎn)要了瑪格麗特的命。幸好此時(shí)正是冬季,她衣服穿得厚,因此沒(méi)有骨折,只是前額割傷,多處淤腫。

從母親那里遺傳下來(lái)的堅(jiān)毅性格與自己對(duì)天空的癡迷,讓瑪格麗特堅(jiān)持到底。當(dāng)年天文臺(tái)附近落下的炮彈都無(wú)法使她退卻,寒冷與其他危險(xiǎn)更不足以阻擋她的前進(jìn)。

艱苦的努力,換來(lái)了豐碩的成果?,敻覃愄?、杰弗里與同事在一些星系的光譜中看到了一些傾斜、彎曲的線,據(jù)此計(jì)算出星系的旋轉(zhuǎn)速度與星系內(nèi)部的質(zhì)量分布規(guī)律。

研究星系旋轉(zhuǎn)曲線,可以計(jì)算出星系內(nèi)暗物質(zhì)所占的比例。早在1884年,開(kāi)爾文勛爵(Lord Kelvin,William Thomson,1824-1907)就首先根據(jù)計(jì)算指出:銀河系的真實(shí)質(zhì)量比根據(jù)亮度計(jì)算出的質(zhì)量大,因此銀河系中存在大量不發(fā)光的暗星。他因此成為第一個(gè)提出暗物質(zhì)概念的人。

1933年,茲威基(Fritz Zwicky,1898-1974)在測(cè)量“后發(fā)星系團(tuán)”的質(zhì)量與亮度比時(shí)發(fā)現(xiàn),星系團(tuán)里面絕大部分物質(zhì)不發(fā)光,從而首次發(fā)現(xiàn)星系團(tuán)中有大量暗物質(zhì)。

幾年后,巴博科克(Horace Welcome Babcock,1912-2003)利用利克天文臺(tái)的折射望遠(yuǎn)鏡,測(cè)量了星系M31外部區(qū)域的光譜,計(jì)算后發(fā)現(xiàn):M31外部區(qū)域的旋轉(zhuǎn)曲線與此前認(rèn)為的很不一樣。遺憾的是,他以為要么是一些光被塵埃嚴(yán)重吸收,要么是牛頓萬(wàn)有引力定律不適用于星系外部,而沒(méi)有意識(shí)到他的工作其實(shí)已經(jīng)證明M31的外部區(qū)域存在暗物質(zhì)。巴博科克的這個(gè)重要結(jié)果在1939年發(fā)表后一直被同行忽視。

瑪格麗特對(duì)星系質(zhì)量與亮度比值的研究針對(duì)更多星系。這方面的工作一直持續(xù)到1963年。這一年,瑪格麗特“搬家”了。

為了利克天文臺(tái),前往加州大學(xué)

在芝加哥大學(xué)工作期間(1957-1962)的末期,瑪格麗特曾應(yīng)邀前往利克天文臺(tái),在那里觀測(cè)了幾個(gè)月。利克天文臺(tái)屬于加州大學(xué),位于加州北部海拔一千多米的哈密頓山上,是世界上第一個(gè)高山天文臺(tái),也是“大科學(xué)”*的起源地之一。哈密頓山山腳附近就是斯坦福大學(xué)與當(dāng)時(shí)尚未成型的硅谷。

*編注:“大科學(xué)”(Big Science)是科學(xué)界在二戰(zhàn)后提出的新概念,相對(duì)于個(gè)人或小團(tuán)體參與的“小科學(xué)”而言。大科學(xué)研究的特點(diǎn)是投資規(guī)模大、多學(xué)科交叉、試驗(yàn)設(shè)備昂貴且復(fù)雜、研究目標(biāo)宏大等,如國(guó)際空間站計(jì)劃、大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)計(jì)劃(LHC)等。

本文作者于2017年在接近利克天文臺(tái)的公路上拍攝的利克天文臺(tái)的幾個(gè)圓頂(左)與利克天文臺(tái)主樓的大門(mén)(右)。| 拍攝/供圖:王善欽本文作者于2017年在接近利克天文臺(tái)的公路上拍攝的利克天文臺(tái)的幾個(gè)圓頂(左)與利克天文臺(tái)主樓的大門(mén)(右)。| 拍攝/供圖:王善欽

那時(shí),利克天文臺(tái)剛剛組裝了一臺(tái)3米口徑的望遠(yuǎn)鏡,這個(gè)望遠(yuǎn)鏡大到足以在圓筒中間放一個(gè)籠子,讓天文學(xué)家坐在籠子里搞觀測(cè)。在此之前,加州理工學(xué)院管轄的帕洛瑪天文臺(tái)的5米望遠(yuǎn)鏡就首先做到了這一點(diǎn),而且他們可以從容地坐在椅子上,使用5米望遠(yuǎn)鏡的人都自豪地稱(chēng)自己為“籠中人”。

本文作者于2017年拍攝的利克天文臺(tái)主樓旁邊用來(lái)安放3米口徑望遠(yuǎn)鏡的圓頂(左)與利克天文臺(tái)3米口徑望遠(yuǎn)鏡的反射鏡與支架(右)|拍攝/供圖:王善欽本文作者于2017年拍攝的利克天文臺(tái)主樓旁邊用來(lái)安放3米口徑望遠(yuǎn)鏡的圓頂(左)與利克天文臺(tái)3米口徑望遠(yuǎn)鏡的反射鏡與支架(右)|拍攝/供圖:王善欽

作為對(duì)比,當(dāng)時(shí)芝加哥大學(xué)管理的麥克唐納天文臺(tái)的望遠(yuǎn)鏡是2米口徑的,里面無(wú)法放籠子,觀測(cè)操作很麻煩,而且有時(shí)有危險(xiǎn)——瑪格麗特就曾經(jīng)從觀測(cè)平臺(tái)摔下去,差點(diǎn)摔死。

更麻煩的是,當(dāng)時(shí)德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校已經(jīng)開(kāi)始準(zhǔn)備建立自己的天文系,并開(kāi)始洽談接手麥克唐納天文臺(tái)管轄權(quán)的事務(wù)了。芝加哥大學(xué)即將失去麥克唐納天文臺(tái),只剩下葉凱士天文臺(tái)。葉凱士天文臺(tái)里面最大的望遠(yuǎn)鏡是1米口徑的折射望遠(yuǎn)鏡,無(wú)法與利克天文臺(tái)3米口徑的反射望遠(yuǎn)鏡抗衡。

為了能長(zhǎng)期使用利克天文臺(tái)的3米望遠(yuǎn)鏡,瑪格麗特決定去掌管著利克天文臺(tái)的加州大學(xué)。憑借B2FH論文以及自身在天文觀測(cè)方面的眾多成果所帶來(lái)的榮譽(yù),以及福勒、瑪麗·邁耶 (Maria Mayer,1906—1972) 這兩位后來(lái)都獲得諾貝爾獎(jiǎng)的權(quán)威人物的推薦信,瑪格麗特與杰弗里很容易就拿到了加州大學(xué)圣迭戈校區(qū)的職位。

令瑪格麗特與杰弗里更愉快的是,加州大學(xué)并不禁止夫妻倆同時(shí)在加州大學(xué)任教職,只要夫妻倆在不同的院系工作,就是允許的,這與當(dāng)時(shí)的芝加哥大學(xué)不同。1962年,瑪格麗特與杰弗里分別入職加州大學(xué)圣迭戈分校的化學(xué)系與物理系?,敻覃愄亟K于可以經(jīng)常坐進(jìn)3米口徑望遠(yuǎn)鏡中間的籠子里徹夜觀測(cè)了。

瑪格麗特在利克天文臺(tái)3米口徑望遠(yuǎn)鏡鏡筒中的籠子里,進(jìn)行夜間觀測(cè)。|來(lái)源:Sarah Burbidge瑪格麗特在利克天文臺(tái)3米口徑望遠(yuǎn)鏡鏡筒中的籠子里,進(jìn)行夜間觀測(cè)。|來(lái)源:Sarah Burbidge 當(dāng)然,當(dāng)年使用帕洛瑪天文臺(tái)5米口徑望遠(yuǎn)鏡的天文學(xué)家要舒服得多,他們可以坐在“籠子”里的椅子上觀測(cè),注意圓筒中心坐著的人。|來(lái)源:Palomar Observatory當(dāng)然,當(dāng)年使用帕洛瑪天文臺(tái)5米口徑望遠(yuǎn)鏡的天文學(xué)家要舒服得多,他們可以坐在“籠子”里的椅子上觀測(cè),注意圓筒中心坐著的人。|來(lái)源:Palomar Observatory

今天的天文學(xué)家早已不用在寒冷的夜晚坐在狹小的籠子里徹夜觀測(cè),觀測(cè)助手在圓頂外圈的房間里舒適地吹著暖氣,需要數(shù)據(jù)的天文學(xué)家甚至基本上可以不上山,在遠(yuǎn)離天文臺(tái)的觀測(cè)室與觀測(cè)助手遠(yuǎn)程溝通,就可以拿到觀測(cè)數(shù)據(jù)。有的望遠(yuǎn)鏡則實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化,觀測(cè)時(shí)望遠(yuǎn)鏡圓頂里面與外圈都沒(méi)有人,需要數(shù)據(jù)的天文學(xué)家只需要輸入坐標(biāo)和觀測(cè)時(shí)間等重要參數(shù),就等著計(jì)算機(jī)自動(dòng)安排觀測(cè)、傳輸數(shù)據(jù)。但在瑪格麗特的年代,能夠躲在那樣一個(gè)狹窄的籠子里觀測(cè)星空,卻是一個(gè)觀測(cè)天文學(xué)家的莫大幸福。

揮一揮衣袖,不帶走一片云彩

在1963年入職加州大學(xué)圣迭戈分校之后,瑪格麗特一度繼續(xù)研究星系的旋轉(zhuǎn)曲線。這一年,34歲的薇拉·魯賓(Vera Rubin,1928-2016)恰好也來(lái)到了圣迭戈分校,三人因此成為同事,瑪格麗特算是魯賓的前輩。

當(dāng)時(shí),瑪格麗特本可以繼續(xù)研究星系旋轉(zhuǎn)曲線——如果那樣,以后魯賓的光輝將因此黯淡。但她卻在1963年轉(zhuǎn)向了另一個(gè)領(lǐng)域。她與杰弗里在1964年發(fā)表了一篇研究星系M51旋轉(zhuǎn)曲線的論文,這篇論文可以被視為此前他們?cè)谶@個(gè)領(lǐng)域的工作的收尾,也是這方面的代表作之一。

瑪格麗特的方法后來(lái)被魯賓發(fā)揚(yáng)光大。魯賓測(cè)定了更多星系的旋轉(zhuǎn)曲線,然后斷定大部分星系中都包含大量暗物質(zhì),她與合作者在70年代寫(xiě)了多篇論文。1980年,魯賓發(fā)表了一篇論述星系旋轉(zhuǎn)曲線與暗物質(zhì)的重量級(jí)論文,這篇論文引用了瑪格麗特與杰弗里發(fā)表于1964年的那篇論文,從中也可以看出瑪格麗特的工作對(duì)魯賓的影響。事實(shí)上,瑪格麗特的工作是巴博科克與魯賓的工作之間的一個(gè)重要過(guò)渡?,敻覃愄胤艞壛诉M(jìn)一步確認(rèn)星系內(nèi)暗物質(zhì)的機(jī)會(huì),將這個(gè)機(jī)會(huì)留給了魯賓。她揮一揮衣袖,不帶走一片云彩。

其實(shí),1953年,34歲的瑪格麗特與25歲的魯賓就已經(jīng)在一次會(huì)議上首次見(jiàn)面并合影了,這兩人大概是史上最強(qiáng)閨蜜了。| 來(lái)源:https://cswa.aas.org/status/2001/JANUARY2001/Rubin.htm其實(shí),1953年,34歲的瑪格麗特與25歲的魯賓就已經(jīng)在一次會(huì)議上首次見(jiàn)面并合影了,這兩人大概是史上最強(qiáng)閨蜜了。| 來(lái)源:https://cswa.aas.org/status/2001/JANUARY2001/Rubin.htm

轉(zhuǎn)向類(lèi)星體

是什么使瑪格麗特在1963年放棄星系旋轉(zhuǎn)曲線方面的工作?答案是:類(lèi)星體。

二戰(zhàn)結(jié)束后,射電天文學(xué)迅速發(fā)展,射電天文學(xué)家在天空中發(fā)現(xiàn)了大量發(fā)出強(qiáng)烈輻射的射電源。當(dāng)時(shí)天文學(xué)家為了確認(rèn)這些射電源的本質(zhì),便用光學(xué)望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)可能伴隨它們的光學(xué)輻射,結(jié)果發(fā)現(xiàn)有些射電源發(fā)出明亮的藍(lán)色光。

這些射電源對(duì)應(yīng)的光學(xué)輻射的光譜很奇怪,后來(lái)有人發(fā)現(xiàn)它們的光譜是波長(zhǎng)被顯著拉長(zhǎng)的光譜。根據(jù)波長(zhǎng)被拉長(zhǎng)的數(shù)值,可以計(jì)算出它們遠(yuǎn)離地球的速度,進(jìn)而算出它們與地球的距離。

計(jì)算表明,這些藍(lán)色星體距離地球達(dá)到了幾十億光年,但看起來(lái)卻依然很亮,這意味著它們的真實(shí)亮度遠(yuǎn)超過(guò)銀河系的總亮度。一個(gè)看上去像恒星的物體,何以有這么高的亮度?

這些奇怪的天體在當(dāng)時(shí)就已引起了天文學(xué)界的強(qiáng)烈興趣,并且被公認(rèn)為60年代天文學(xué)四大發(fā)現(xiàn)之一。瑪格麗特稱(chēng)這些物體為“類(lèi)似恒星的物體”( Quasistellar Object),簡(jiǎn)稱(chēng)QSO,這個(gè)名詞至今還在被使用。后來(lái)有人直接稱(chēng)它們?yōu)椤邦?lèi)星體”(quasar)。

瑪格麗特觀測(cè)了大量類(lèi)星體的光譜,發(fā)現(xiàn)它們的光譜確實(shí)都被顯著拉長(zhǎng)了。但她沒(méi)有意識(shí)到光波被拉長(zhǎng)是由于巨大的遠(yuǎn)離速度、巨大的距離引起的,所以她沒(méi)有發(fā)現(xiàn)類(lèi)星體光譜所蘊(yùn)含的奧秘。盡管如此,瑪格麗特依然在類(lèi)星體光譜觀測(cè)方面做出了巨大的成就,確認(rèn)了許多類(lèi)星體的光譜特征。

瑪格麗特在類(lèi)星體光譜觀測(cè)方面的領(lǐng)先地位至少保持了十幾年甚至二十多年,她在70年代用利克天文臺(tái)的3米口徑望遠(yuǎn)鏡確認(rèn)了一個(gè)遠(yuǎn)到破紀(jì)錄的類(lèi)星體,這個(gè)記錄過(guò)了將近10年后才被其他天文學(xué)家打破。當(dāng)然,她自己并不相信自己看到的這個(gè)類(lèi)星體有那么遠(yuǎn)。

魯賓后來(lái)回憶瑪格麗特時(shí)說(shuō):“在她的整個(gè)職業(yè)生涯中,瑪格麗特一直是星系、旋轉(zhuǎn)曲線、類(lèi)星體紅移研究及其解釋方面的一位領(lǐng)袖。”(“Throughout her career, Margaret has been a leader in the study of galaxies, rotation of galaxies, QSO redshifts, and their interpretation.”)

上世紀(jì)90年代,惺惺相惜的兩個(gè)強(qiáng)大而樂(lè)觀的老太太——魯賓(左)與瑪格麗特(右)——在英國(guó)劍橋的合影。|來(lái)源:https://cswa.aas.org/status/2001/JANUARY2001/Rubin.html上世紀(jì)90年代,惺惺相惜的兩個(gè)強(qiáng)大而樂(lè)觀的老太太——魯賓(左)與瑪格麗特(右)——在英國(guó)劍橋的合影。|來(lái)源:https://cswa.aas.org/status/2001/JANUARY2001/Rubin.html

在入職圣迭戈大約兩年后(1965年),學(xué)校進(jìn)一步解除限制,允許夫妻在同一個(gè)系工作,瑪格麗特被調(diào)到物理系,此后幾年一直在物理系工作,并使用利克天文臺(tái)的望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行觀測(cè)。

抗拒性別歧視,拒領(lǐng)女性天文獎(jiǎng)項(xiàng)

1971年,美國(guó)天文學(xué)會(huì)決定授予瑪格麗特“安妮·坎農(nóng)天文獎(jiǎng)”??厕r(nóng)(Annie Jump Cannon,1863-1941)是哈佛大學(xué)天文臺(tái)的一位女性天文學(xué)家,她帶領(lǐng)同事們完成了恒星光譜分類(lèi)的壯舉,這個(gè)分類(lèi)法后來(lái)被命名為“哈佛分類(lèi)法”,至今依然是最重要的恒星光譜分類(lèi)法。

在哈佛大學(xué)天文臺(tái)辦公室里的安妮·坎農(nóng)。| 來(lái)源:Smithsonian Institution Archives;Accession number: SIA2008-0647在哈佛大學(xué)天文臺(tái)辦公室里的安妮·坎農(nóng)。| 來(lái)源:Smithsonian Institution Archives;Accession number: SIA2008-0647

但坎農(nóng)一輩子都沒(méi)有得到她應(yīng)該得到的地位,僅僅因?yàn)樗菋D女。諷刺的是,為了紀(jì)念坎農(nóng)的貢獻(xiàn),美國(guó)天文學(xué)會(huì)在坎農(nóng)去世之前就設(shè)立了“安妮·坎農(nóng)天文獎(jiǎng)”,這個(gè)獎(jiǎng)只授予女性天文學(xué)家,從1934年開(kāi)始,每三年發(fā)一次,直到1974年才改為兩年發(fā)一次,1988年開(kāi)始改為一年發(fā)一次。

瑪格麗特早已為坎農(nóng)受到的不公平遭遇而不平,更認(rèn)為設(shè)立這個(gè)獎(jiǎng)本身就是性別歧視。所以她在接到獲獎(jiǎng)通知后,寫(xiě)信拒絕了坎農(nóng)獎(jiǎng),她認(rèn)為:“這個(gè)獎(jiǎng)雖然是在獎(jiǎng)勵(lì)女性,但也是在歧視女性。”這使得當(dāng)時(shí)還是三年頒獎(jiǎng)一次的坎農(nóng)獎(jiǎng)在1968年與1974年都有得主,卻1971年那一次沒(méi)有得主。這也是坎農(nóng)獎(jiǎng)至今為止唯一的一次空缺。

她拒絕這個(gè)獎(jiǎng)的另一個(gè)原因是:她不希望被人放在女性天文學(xué)家中排序,她希望與所有男性同行一決勝負(fù),她要的是男女都有機(jī)會(huì)得獎(jiǎng)的獎(jiǎng)項(xiàng)。盡管她拒絕領(lǐng)獎(jiǎng)的行為引發(fā)了一些爭(zhēng)議,讓一些人失望,但也促使更多人反思性別歧視問(wèn)題。

格林尼治天文臺(tái)臺(tái)長(zhǎng):一段非常不愉快的經(jīng)歷

在瑪格麗特拒絕坎農(nóng)獎(jiǎng)的同一年,即1971年,英國(guó)皇家格林尼治天文臺(tái)的臺(tái)長(zhǎng)卸任,天文臺(tái)主任邀請(qǐng)瑪格麗特?fù)?dān)任該臺(tái)新臺(tái)長(zhǎng)。經(jīng)過(guò)反復(fù)的邀請(qǐng)與推辭,對(duì)方最后承諾讓杰弗里也來(lái)天文臺(tái)一起工作。多次推脫之后的瑪格麗特勉強(qiáng)答應(yīng)擔(dān)任臺(tái)長(zhǎng),并于1972年秋天離開(kāi)了加州大學(xué)圣迭戈分校。

上任之后,瑪格麗特成為格林尼治天文臺(tái)近300年來(lái)第一個(gè)女性臺(tái)長(zhǎng)。但另一件事讓她有些失落:她沒(méi)有被任命為皇家天文學(xué)家。而此前近300年,得到這一職位的都是皇家天文學(xué)家,或者同時(shí)被任命為皇家天文學(xué)家。那一年,射電天文學(xué)家、后來(lái)獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)的賴(lài)爾(Martin Ryle,1918-1984)被任命為皇家天文學(xué)家。

瑪格麗特認(rèn)為,自己未被同時(shí)任命為皇家天文學(xué)家,是性別歧視的結(jié)果。的確,賴(lài)爾有資格得到這個(gè)頭銜,但有關(guān)機(jī)構(gòu)在任命瑪格麗特為格林尼治天文臺(tái)臺(tái)長(zhǎng)的時(shí)候,破了300年來(lái)默認(rèn)的規(guī)則,不給她皇家天文學(xué)家的頭銜,而給了別人,這確實(shí)有故意的嫌疑,也因此有性別歧視的嫌疑。

1902年的一張明信片上的皇家格林尼治天文臺(tái)。| 來(lái)源:Wikipedia1902年的一張明信片上的皇家格林尼治天文臺(tái)。| 來(lái)源:Wikipedia

比沒(méi)有被任命為皇家天文學(xué)家更讓瑪格麗特郁悶的是臺(tái)內(nèi)的派系紛爭(zhēng)與臺(tái)內(nèi)對(duì)其丈夫杰弗里的輕視與排擠。首先,臺(tái)里分為兩大派系,一派是少壯派,另一派是守舊派?,敻覃愄厣先魏蟛痪茫嘏f派委派一位成員來(lái)到瑪格麗特辦公室,告訴她:以后不歡迎杰弗里來(lái)參加這里的任何會(huì)議。

瑪格麗特深感窘迫。杰弗里的能力比臺(tái)里其他幾乎所有人都強(qiáng)得多,卻僅僅因?yàn)槭桥_(tái)長(zhǎng)的丈夫就被當(dāng)做關(guān)系戶(hù)而被排擠、歧視。真正諷刺的是,當(dāng)初天文臺(tái)主任以歡迎杰弗里也來(lái)臺(tái)里工作,作為邀請(qǐng)瑪格麗特的條件之一。

幾星期之后,被歧視、被排擠的杰弗里離開(kāi)格林尼治天文臺(tái),帶著女兒回到加州大學(xué)圣迭戈分校。為了完成2.5米口徑的牛頓望遠(yuǎn)鏡的搬遷事務(wù),瑪格麗特一直忍著持續(xù)的強(qiáng)烈不愉快。在望遠(yuǎn)鏡成功搬遷到一個(gè)好地方之后,瑪格麗特立即辭職,此時(shí)距離她任職僅一年半。辭職后,瑪格麗特遇到一次車(chē)禍,幾個(gè)月之后,才終于回到了加州大學(xué)圣迭戈分校,此時(shí)已經(jīng)是1973年。瑪格麗特離開(kāi)英國(guó)的消息在英國(guó)媒體上引起熱議。比如,有一家媒體撰文《偉大的女天文學(xué)家再次離開(kāi)英國(guó)》。

參與設(shè)計(jì)哈勃太空望遠(yuǎn)鏡的光譜儀

從1979 到1988年,瑪格麗特?fù)?dān)任加州大學(xué)圣迭戈分校天文與空間科學(xué)中心的第一任主任,并參與大型太空望遠(yuǎn)鏡(LST)的設(shè)計(jì)任務(wù)。

在升空之前,望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)由7大部分構(gòu)成:望遠(yuǎn)鏡飛船系統(tǒng)、反射鏡、5個(gè)測(cè)光與測(cè)譜儀器。哈佛/斯密森小組建了一個(gè)小組負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)其中一種測(cè)譜儀器——“暗天體光譜儀”,在光譜儀方面有豐富經(jīng)驗(yàn)的瑪格麗特應(yīng)邀加入了這個(gè)小組,成為共同負(fù)責(zé)人之一。后來(lái)加州大學(xué)圣迭戈分校小組也加入進(jìn)來(lái),與哈佛/斯密森小組配合。

哈勃太空望遠(yuǎn)鏡中的暗天體光譜儀。|來(lái)源:NASA/ESA哈勃太空望遠(yuǎn)鏡中的暗天體光譜儀。|來(lái)源:NASA/ESA

1990年,這個(gè)望遠(yuǎn)鏡在幾經(jīng)推遲之后,終于被“發(fā)現(xiàn)號(hào)”航天飛機(jī)帶上太空,里面搭載著瑪格麗特參與設(shè)計(jì)的暗天體光譜儀。這個(gè)望遠(yuǎn)鏡就是后來(lái)聞名于世的 “哈勃太空望遠(yuǎn)鏡(HST)”?,敻覃愄貐⑴c設(shè)計(jì)的暗天體光譜儀在太空工作了7年,直到1997年才被替換。

瑪格麗特負(fù)責(zé)領(lǐng)導(dǎo)一個(gè)小組分析這個(gè)光譜儀得到的數(shù)據(jù)。她自己也在戈達(dá)德飛行中心首次使用這個(gè)光譜儀拍攝星系光譜。當(dāng)她看到此前從未看到過(guò)的遠(yuǎn)紫外線光譜被這個(gè)在太空運(yùn)行的光譜儀拍攝下來(lái)并傳到地面時(shí),她說(shuō)自己當(dāng)時(shí)的心情就像當(dāng)年第一次拍到星系的光譜那樣極端愉快。

瑪格麗特帶領(lǐng)的小組在分析了星系M87的數(shù)據(jù)之后,首次證實(shí)這個(gè)星系中心有一個(gè)超大質(zhì)量黑洞。2019年4月10日,多個(gè)射電望遠(yuǎn)鏡聯(lián)合構(gòu)成的“事件視界望遠(yuǎn)鏡” (Event Horizon Telescope,EHT) 拍攝到的第一張黑洞照片被公布,這張照片是人類(lèi)首次拍攝到的黑洞照片。而這個(gè)黑洞,就是M87中心的那個(gè)黑洞。

 事件視界望遠(yuǎn)鏡(EHT)拍攝到并在2019年4月10日公布的M87中心的黑洞與周?chē)镔|(zhì)的射電圖像。| 來(lái)源:EHT 事件視界望遠(yuǎn)鏡(EHT)拍攝到并在2019年4月10日公布的M87中心的黑洞與周?chē)镔|(zhì)的射電圖像。| 來(lái)源:EHT

一個(gè)活著的傳奇

1994年,應(yīng)《天文與天體物理學(xué)年鑒》(ARAA)邀請(qǐng),瑪格麗特寫(xiě)了自傳,名為《觀天者》(Watcher of the Skies) 。在這篇文章中,她回顧了自己從出生到當(dāng)時(shí)的70多年的人生。那時(shí)候,B2FH四人組還全部健在。寫(xiě)完那篇文章之后的第二年,即1995年,福勒去世;2001年,霍伊爾去世;2010年,杰弗里去世?,敻覃愄爻蔀楫?dāng)年B2FH四人組中唯一一位還在世的人。

2006年,87歲的瑪格麗特還參與了一篇論文。2019年8月22日,瑪格麗特度過(guò)100周歲生日。至今,加州大學(xué)圣迭戈分校還為她留了辦公室。

因?yàn)樗亩鄠€(gè)重要貢獻(xiàn),瑪格麗特獲得多項(xiàng)榮譽(yù):海倫·華納天文獎(jiǎng)(1959年,與丈夫一起獲得)、美國(guó)藝術(shù)與科學(xué)院學(xué)者(1969年)、美國(guó)射電天文臺(tái)央斯基講席(1977年)、太平洋天文學(xué)會(huì)布魯斯獎(jiǎng)(1982年)、美國(guó)國(guó)家科學(xué)獎(jiǎng)?wù)拢?983年)、亨利·諾利斯·羅素講席(1984年)、愛(ài)因斯坦世界科學(xué)獎(jiǎng)(1988年)、英國(guó)皇家天文學(xué)會(huì)頒發(fā)的金質(zhì)獎(jiǎng)?wù)拢?005年,與丈夫一起獲得)。

也因?yàn)槠涠囗?xiàng)巨大成就,她擔(dān)任過(guò)皇家格林尼治天文臺(tái)臺(tái)長(zhǎng)(1972-1973)、美國(guó)天文學(xué)會(huì)會(huì)長(zhǎng)(1976-1978),是這兩個(gè)機(jī)構(gòu)歷史上第一位女性臺(tái)長(zhǎng)/會(huì)長(zhǎng),還擔(dān)任過(guò)美國(guó)科學(xué)促進(jìn)會(huì)(AAAS)會(huì)長(zhǎng)(1983)——大多數(shù)人不知道AAAS,但都知道AAAS旗下那個(gè)舉世聞名的期刊:Science(《科學(xué)》)。為了紀(jì)念她的貢獻(xiàn),小行星5490號(hào)以她的姓名來(lái)命名。

從當(dāng)年在彈片紛飛的環(huán)境中用小望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)星星的光譜,到后來(lái)在和平環(huán)境中用自己參與設(shè)計(jì)的哈勃太空望遠(yuǎn)鏡的暗天體光譜儀觀測(cè)星系的光譜,瑪格麗特在自己幾十年的天文生涯中迎接了一個(gè)有一個(gè)重大挑戰(zhàn),完成了一項(xiàng)又一項(xiàng)重要工作。

正如魯賓所說(shuō),瑪格麗特用自己的光輝、努力、原創(chuàng)性與優(yōu)雅迎接挑戰(zhàn);正如她的女兒薩拉所說(shuō),瑪格麗特也許只是希望成為自己所在時(shí)代的最好的觀測(cè)天文學(xué)家之一,但實(shí)際上卻成了自己所在時(shí)代的最好的天文學(xué)家之一。

作者簡(jiǎn)介

王善欽,2018年獲得南京大學(xué)天文學(xué)博士學(xué)位,2016-2018年訪問(wèn)加州大學(xué)伯克利分校,主要研究超新星爆發(fā)等現(xiàn)象,業(yè)余也研究科學(xué)史。

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