天文學裡程碑上的女性光輝

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女神節快樂

編譯：許林玉

來源：世界科學（ID：World-Science），經授權轉載

在19世紀末，哈佛大學天文台主任愛德華?皮克林(Edward Pickering)聘請了數十位女性，讓她們在玻璃底片上測量拍攝到的恆星的性質,其中一些人的名字耳熟能詳。亨利愛塔?勒維特(Henrietta Leavitt)發現了可變恆星（造父變星），它們變亮和變暗的時間與光度之間的關係確立了宇宙及其廣袤無邊的外延；安妮?坎農(Annie Jump Cannon)對恆星光譜的分析促成了我們今天使用的恆星類別字母表：OBAFGKM（助記為「Oh Be A Fine Girl/Guy Kiss Me」）；塞西莉亞?佩恩-加波施金(Cecilia Payne-Gaposchkin)發現輕元素（氫和氦）是恆星的主要成分。

目前大家對上面提到的這些情況很熟悉，但歷史學家達瓦?索貝爾(Dava Sobel)關於哈佛天文台女性的新書以不同的視角講述了這些故事。一些人認為皮克林是在剝削這些女性，她們日常工作的報酬低於男性同行。皮克林強大的女性團體被稱作他的後宮。但索貝爾將皮克林刻畫成領先於時代的女性學者擁護者。她仔細印證了這些女性的細緻研究和深刻見解是如何實現那些突破的，以及兩位受過科學教育的女繼承人是如何為整個領域提供支持的。

《玻璃宇宙：哈佛天文台的女性如何測量恆星》，達瓦?索貝爾著

《玻璃宇宙》並不是一本輕鬆的讀物——其中涉及哈佛大學天文台80餘年歷史中的眾多人物，而且索貝爾還介紹了一些技術細節。但如果你堅持讀完必將受益匪淺，其中不止有作者的引證，還有作者描述天文台生活的現實主義態度。

皮克林在1877年成為哈佛天文台的主任。代理主任阿瑟?塞爾(Arthur Searle)承認，「天文學家的工作與簿記員一樣沉悶」。天文學工作依賴於夜復一夜的精確測量。對於女性而言，望遠鏡穹頂太過寒冷而粗糙，並不是適合她們工作場所。但皮克林招募了少數女性職員，她們主要是天文學家的姐妹和女兒。她們負責像計算機一樣記錄天文數據。

女性的捐助

一年後，在一次赴懷俄明州觀看日全食的旅行中，皮克林遇見了德雷伯夫婦。亨利?德雷伯(Henry Draper)來自紐約，是一名富有的醫生和醫學教授；而他的妻子安娜對天文學充滿了熱情。他們從自己的私人天文台拍攝到了明亮的恆星，其中一些像是被稜鏡分開的光帶。亨利因病突然去世後，安娜請求皮克林幫忙完成這項工作。

與此同時，皮克林竭盡所能維持天文台的運轉。他請求天文愛好者予以資金支持，甚至出售草屑。但他沒有錢聘請任何人。1882年，他在報紙上刊文徵求包括女性在內的業餘愛好者幫助他監測200顆變星。每天晚上，每顆星都需要進行數百次觀察，以便跟蹤其光線如何變暗和變亮。對於那些有時間並且願意做這些工作的女性，他歡迎她們提出申請，而這些工作 「在家裡只需透過開著的窗戶就能完成。」有幾個人做出了回復並接受了任務。

同時，皮克林也對德雷伯夫婦發現的恆星了進行了研究。在它們的光譜中，皮卡林發現了很多細節。他請求安娜資助他擴大這個項目。就像電子成像已經提供了今天的數據洪流，攝影技術意味著天文學家可以從研究單星轉移到研究多星。安娜?德雷伯以她丈夫的名義設立了一個基金會，捐贈了她的望遠鏡並出資新建了一個能夠拍攝廣袤天空的天文台，它能夠在一張底片上捕捉數百顆星星的光譜。德雷伯恆星光譜目錄就此誕生。

威廉明娜?弗萊明(Williamina Fleming)是對這些底片進行研究的首批計算者之一，她最初是皮克林前任主任的女傭，她孤身逃離蘇格蘭時還懷有身孕。後來，她成為了哈佛大學第一位擁有官銜的女性。作為天文照片的管理人，她掌管著底片庫和計算人員團隊。弗萊明發現了10顆新星和數百顆變星。

皮克林是一位頗具天賦的教育家，他在哈佛大學為女性設置了天文學課程，還曾在周邊的女子學院尋找新的工作人員。一些畢業生來自瓦薩學院，她們曾接受過彗星發現者、1865年成為美國第一位女性專業天文學家的瑪麗亞?米切爾(Maria Mitchell)的培訓。德雷伯夫婦的侄女安東尼?莫里(Antonia Maury)從瓦薩轉學過來，加入了皮克林的團隊。莫里創建了一個用於明亮恆星光譜的分類系統，還根據彼此相互繞行的「雙子」星的光譜特徵甄別出密近雙星。

1888年，皮克林找到了一位捐助者，從而將自己的攝影延伸至南部天空。再一次，一位富有的女繼承人出手相助。凱瑟琳?布魯斯(Catherine Wolfe Bruce)在70多歲時對天文學產生了興趣。除了在秘魯資助了一部望遠鏡，她還為世界各地的天文學家設立了布魯斯獎。該獎項至今仍由太平洋天文學會頒發。

女性的成就

到1895年，皮克林聘請到了自己的校友。亨麗愛塔?勒維特和安妮?坎農加入進來。勒維特對緩慢變化的恆星光度進行了測量，並用墨水在玻璃底片上對其進行注釋。索貝爾用優美的文字描述了這些數字是如何從煙花般微小爆發的變星中產生的，還描述了每顆恆星怎樣「在光線的合唱中留下自己獨特的痕迹」。勒維特檢查了一些靠近模式恆星的恆星。模式恆星標記在一個連著把手的小的方形玻璃上，這塊玻璃有點像蒼蠅拍。勒維特將其稱為「蒼蠅疾行者」，因為它太小了，無法對蒼蠅造成太多傷害。

天文台中的女性，中間席地而坐的是安妮?坎農，坐在製圖桌前的是塞西莉亞?佩恩

坎農畢業於威爾斯利學院，她是第一位受聘使用望遠鏡的女助手。我們今天使用的恆星分類系統，就是她對弗萊明和莫里的恆星分類系統進一步完善的成果。索貝爾提到，每當坎農無法估計大小時，她就會把原因記錄下來，例如用「c」表示多雲或用「m」表示月光。

1903年，皮克林從百萬富翁、實業家安德魯?卡內基(Andrew Carnegie)那裡為自己「偉大的玻璃照片庫」爭取到了一筆資金，壯大了自己的團隊，進而獲得了更多的數據。勒維特在麥哲倫雲中探索到了成千上萬的變星。在索貝爾的筆下，位於銀河兩側的變星「就像兩隊迷途的羔羊」。更近距離地觀看了16顆變星後，她發現了一個趨勢：更明亮的變星周期更長。皮克林稱這一發現可謂卓著非凡。這些恆星變亮的時機顯示了它們的真實亮度，而其亮度可以與它們表面上的微弱度進行比較，從而確定距離。這些造父變星今天仍然被當作示距天體。

哈佛大學的許多女天文學家都要出差旅行。坎農注意到，在英國格林尼治天文台「沒有女助手」，也沒有「一個德國女人」參加天文學協會的漢堡會議。在加入太陽聯盟恆星光譜分類委員會時，她寫下了作為唯一一個坐在長桌旁的女人的感受：「由於我已經在這個分支領域做了世界上幾乎所有的工作，所以有必要由我來進行大部分的報告。」

皮克林1919年死於肺炎。坎農在訃告中寫道，「他會因自己的熱心腸而被人懷念，而正是他讓我們相信自己和自己的能力。」

1921年，來自普林斯頓大學的哈洛?沙普利(Harlow Shapley)出任哈佛天文台的新任主任。他在威爾遜山天文台觀察到勒維特發現的變星後，認為他們是「悸動或振動的氣體物質」。但到了年底，勒維特因癌症離世。沙普利稱她是「從事天文學工作最重要的女性之一」。

在接下來的幾年裡，沙普利全神貫注地研究了銀河系的範圍。1920年，沙普利與赫伯?柯蒂斯(Heber Curtis)就銀河是否包括整個宇宙或是否存在類似的星系等問題進行了一番爭論。答案取決於到旋渦星雲（夜空中的氣體風車）的距離。沙普利認為他們只是氣體，而柯蒂斯則認為它們包含恆星，而且非常遙遠。沙普利的觀點在1924年被「推翻」，當時埃德溫?哈勃(Edwin Hubble)宣稱，仙女座星雲中的造父變星證明星雲本身就是一個星系。

很快，一個新的畢業生出現了，她就是來自英國劍橋大學的塞西莉亞?佩恩。儘管在大學完成了自然科學的學業，但因為當時大學不會將學位授予女性，所以她並未獲得正式學位。聽過沙普利在倫敦皇家天文學會的演講後，佩恩對他如何「與星辰同行並像密友一樣談論它們」感到十分驚嘆。在沙普利的鼓勵下，佩恩完成了博士學位——這是哈佛大學第一次將博士學位授予女性。

佩恩喜歡做飯、縫紉和娛樂。她認識到，儘管曾經認為自己是「女性角色的反抗者」，但她真正的叛逆行為是「反對被視為下等人並且被當作下等人對待」。 1924年，佩恩在《自然》發表了關於最熱恆星的論文。她回憶了沙普利對她的幫助。「我寫字，他打字，然後郵寄出去……我不想告訴他我自己就是一個出色的打字員。」沙普利要她署上自己的全名，作為論文的唯一作者。「你會因為自己是一位女性而感到羞恥嗎？」他問道。

1933年，佩恩穿越了北歐，在那裡她遇見了謝爾蓋?加波什金(Sergei Gaposchkin)，一個在德國面臨納粹迫害的俄羅斯逃亡者。「我知道我必須幫助他逃跑。」她寫道。她安排他來到哈佛，3個月後他們就私奔了。當佩恩在1956年被授予正教授職務並成為哈佛大學第一位女正教授時，她宣布：「我發現自己被放在了薄楔上一個不可能的位置。」

今天，亨利?德雷伯星表仍然還在使用，而舊底片正在被數字化。正如索貝爾所言：一百年的繁星之夜的記錄仍然獨一無二、價值連城，而且無可替代。

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