世界欠了她們一份銘記，那些改變世界卻不為人知的女科學家

來源：科普中央廚房

轉自：中科院物理所

哲學園鳴謝

科學界始終在湧現大批傑出女性，但目前，女性科研工作者人數僅佔總體的28%。今天讓我們深入了解改變世界卻鮮有人知的四位女科學家。

文/記者 劉辛味 編輯/吉菁菁

新媒體編輯/房永珍

歷史上有無數巾幗不讓鬚眉的傑出女性為我們的社會做出了重要貢獻，在科學領域更是如此。可是，如果讓你說出一位女科學家的名字，除了居里夫人外，你還能說出幾位？今天就讓我們來回顧一下科學史上出類拔萃，卻鮮少被提及的四位女科學家。

希帕蒂亞

有史記載的第一位女數學家

我們要聊的第一位女科學家是希帕蒂亞（Hypatia），她的故事有點早，早到那個時候還沒有現代意義上的科學家，而且有必要先了解一下她當時所處的時代背景。

希帕蒂亞（生於350-370年，死於415年）出生於亞歷山大，這個埃及北部的港口小城在公元前322年被亞歷山大大帝統治後，逐漸成為了一座 「超級城市」，除了匯聚來自四面八方的人，極大地發展了經濟貿易，這裡還有一座和世界七大奇蹟之一亞歷山大燈塔齊名的博物館（不是今天意義上的博物館），是當時的學術中心。據說博物館內的圖書館收藏了幾乎所有記載古代人類文明的典籍，比如亞里士多德等哲學家的原稿。

希帕蒂亞被譽為歷史上第一位女數學家，在20世紀被譽為女權運動的先驅。（來源：realmofhistory）

但是，希帕蒂亞出生的年代，已是宗教統治的社會，所有推動社會運行的東西都受到了宗教的抑制，博物館甚至變得「荒涼」，崇尚科學真理、有才學的人士生活在水深火熱之中。希帕蒂亞的父親塞翁（Theon of Alexandria）是希臘數學家和天文學家，在博物館工作，傳授知識研究學問，可謂當時最有知識的人。不過那時希臘數學已逐漸趨於衰落，甚至有生命之危，他還是勤勤懇懇地在博物館工作，盡量避開了宗教鬥爭。

希帕蒂亞家裡常有學者做客，受父親影響，她從小就對數學充滿興趣，到了10歲左右就已經掌握了相當豐富的算術和幾何知識，可謂天才少女。思想開放的塞翁很重視希帕蒂亞的天賦，極力培養（為了成為「完美」的人還加入體育教育），到20歲時她幾乎閱讀過了所有數學巨著，水平已和自己父親相當。為了繼續追求學問，她還出海「留學」，到雅典繼續學習，回來後在博物館教授數學和天文學。說到這裡，希帕提婭已經做了此前從未有女性做過的事。

經過希帕蒂亞編輯過的《幾何原本》，圖中為9世紀時的版本。（來源：WIKI）

希帕蒂亞有什麼學術成就呢？首先遺憾的是，希帕蒂亞並沒有獨立著作流傳下來，因為在她的時代學者更多的是去保存並研究古典學術，但她依然做了非常了不起的工作。

歐幾里得的《幾何原本》，是今天中學課本中依然在學習的內容，這本流傳至今的巨著在當時因為沒有印刷術，只有各式各樣的手抄本。二十齣頭的希帕蒂亞和父親一起編輯、修改、訂正，他們修訂的版本成為了幾個世紀以來的標準版。天文學巨著托勒密的《天文學大成》，可謂當時天文學領域最重要的文獻，有著極其深刻的數學知識，也經過了希帕蒂亞和他父親編輯批註。今天數學家仍在研究的丟番圖方程（Diophantus），在1800多前希帕蒂亞就寫了關於丟番圖著作的十三卷本評論。她還通過研究天體運行軌跡深刻地分析了圓錐曲線，把古希臘數學家阿波羅尼斯（Apollonius of Perga）思想變成了八卷本的「普及叢書」。希帕蒂亞的學生席尼西斯（Synesius，後來成為托勒密主教）在信中記錄了他要求希帕蒂亞製造星盤和液體比重計，雖然歷史學家已經斷定這些並非希帕蒂亞首先發明，但她的工作對當時生活實際起到了非常大的作用。

英國拉斐爾前派畫家米切爾（Charles W. Mitchell）創作的希帕蒂亞之死。她的死亡也給希臘科學畫上句號，但從另一方面講科學在中世紀作為宗教的婢女，一定程度上還被保存了下來。（來源:WIKI）

除了這些基礎研究，希帕蒂亞本身還是個哲學家，發展了新柏拉圖主義，強調哲學與數學、科學結合，崇尚自由和民主。如果以370年為她出生時間，30歲的希帕蒂亞成了亞歷山大新柏拉圖學派的領袖，吸引了眾多門徒。學者一度以聽她的演說為榮幸。美貌的希帕蒂亞一生未婚，儘管有無數追求者，這位智慧與美貌並存的女神只嫁給了「真理」。

希帕蒂亞之死成為了一次歷史事件，被認為是異教徒的她終究成為了宗教政治鬥爭的犧牲品，但她的精神永遠流傳了下來。

希帕蒂亞的故事被改編了電影《城市廣場》（Agora） （來源：Film Intel）

索菲·熱爾曼

彈性理論先驅、數學「花木蘭」

中科院物理所曹則賢研究員在思考學問的層次時，根據學者工作的影響分成了幾個層次，最高層次的是「窺見上帝奧秘」，開普勒工作屬最頂級，因為他發現了「上帝的傑作」：行星運動是精密漂亮的橢圓軌道。第二層級是「引起敵人的恐懼、迫害」，上文說的希帕蒂亞就是屬於這裡。在這下面一點的是「令批判專家組組長或讓外國外行大學者路轉粉的」，大哲學家康德在這裡，因為他受以德國蘇格拉底之稱的門德爾松（Moses Mendelssohn）批判，但門德爾松最終路轉粉。前兩個層次實在過於稀少，但女性科學家在第三個層次還佔有不少席位，這裡再談一位女數學家——索菲·熱爾曼（Sophie Germain，1776-1831）。

熱爾曼被譽為18世紀的希帕蒂亞（來源：Brain Pickings）

她的童年也同樣受到了家庭熏陶，熱爾曼出生於法國一個富裕的商人家庭，父親愛好哲學和政治問題，家裡還有一間收藏珍貴著作的書房。她13歲那年，法國大革命爆發，被迫禁足在家裡，據說她有一天誤入了書房，看到了一本數學史（L"Histoire des Mathématiques）和阿基米德之死的故事，結果打開了一扇新世界的大門！

熱爾曼開始鑽研數學，甚至為了學數學還自學拉丁文和希臘文，以便閱讀牛頓的著作。起初，熱爾曼的父母極度反對女孩學數學，不斷干涉，甚至拿走卧室的油燈，冬天熄滅房間的壁爐。她就像我們偷偷在被窩裡玩手機，但她是偷偷準備了蠟燭，裹著被子學數學！父母早晨見到了結了冰的墨汁，才逐漸同意她學習數學。

轉眼她18歲了，父親的書房已滿足不了她的求知慾，與此同時，她家門口剛剛開放了一個新的學校，這就是後來世界頂尖名校巴黎綜合理工大學。然而，躊躇滿志的她發現學校不接收女性。女性不被允許進入教室，但可領取講義，她就自學。後來，她知道了一個學生因故離開學校，熱爾曼就用了他的名字頂替交作業，化名為Blanc先生。多次作業讓老師認識到這是一位才子，便想約見面談。而這個老師是法國著名數學家和物理學家拉格朗日（Joseph-Louis Lagrange），讀理科的朋友們一定不會對這位虐你千百遍的大牛陌生。

高斯說，索菲·傑曼向全世界證明，即使是一個女性，也可以在最嚴謹和抽象的科學領域取得成就，因此理應獲得榮譽學位。（來源：azquotes）

當拉格朗日見到是一為如此才女之時，頗為讚賞，還做了她的導師。熱爾曼在數學上的造詣也讓她與眾多世界頂級科學家建立起了聯繫，如數學王子高斯，勒讓德等。熱爾曼繼續用Blanc的名字與高斯通信，最著名的是討論關於費馬大定理的工作。熱爾曼證明費馬大定理的工作今天被稱為熱爾曼定理，她的方法為之後兩百年的探索奠定了基礎，而費馬大定理問題在1995年才最終被解決。戰爭時期，熱爾曼通過關係保護了高斯，高斯才知道了熱爾曼是女性的身份，認為她為擁有崇高的勇氣，非凡的天賦，是卓越的天才。

在數論領域已有建樹的熱爾曼後來轉向巴黎科學院提出的競賽問題，彈性表面振動的數學理論。參賽者除了她的導師，還有泊松、柯西、拉普拉斯等大數學家，解決這個問題的人會獲得至高榮譽學院獎，熱爾曼先後三次向法國科學院遞交論文，最終成為首個拿到了大獎的女性，她也成為了彈性理論的先驅。

但是，熱爾曼最終沒能參加頒獎儀式，建立埃菲爾鐵塔廣泛應用了彈性理論，卻沒有刻上她的名字，她一生也未得到一份正式職位。高斯曾建議哥廷根大學授予她名譽博士學位，她卻在即將得到這一榮譽前死於乳腺癌，死亡證上只留下了「無職業未婚婦女」幾個字，僅55歲。曾經作為世界科學中心的法國，只能依靠設立熱爾曼獎來紀念這位了不起的女科學家。

沙特萊侯爵夫人

被歷史遺忘的女科學家

前面說了兩個身世悲慘的女科學家，一生只愛科學，似乎個人生活少了點什麼。接著聊的這位，她最著名的身份可能是她作為侯爵夫人，是大哲學家、文學家伏爾泰的情人，但她情感外的生活是一位數學家和物理學家，是她把牛頓的理論帶到了法國。關於天體運動的原因，牛頓的萬有引力理論能戰勝法國本土的笛卡爾的旋轉「以太」理論，她和伏爾泰起到了關鍵作用。

左為牛頓的理論，右為笛卡爾的理論（來源：cosmosmagazine）

沙特萊侯爵夫人（émilie du Chatelet，1706-1749）出生於巴黎的貴族家庭，18歲時父母把他們唯一的女兒嫁給了法國東部一個古老的貴族，成了侯爵夫人。結婚後和其他的貴族女性一樣，很是傳統。結果就在27歲時，她第二個孩子的已經快出生時，沙特萊侯爵夫人突然對數學產生了興趣，並開始廣泛的閱讀，鑽研牛頓、萊布尼茲的著作，也開始學習哲學。從小受到貴族教育的沙特萊似乎早年並沒有學習太多的數學，大概大牛就是這樣，能感受到學習數理的樂趣。

她覺得在家中很難繼續深入學習，就回到了巴黎。因為她生於的時代比熱爾曼更早，或許熱爾曼模仿她的交往，沙特萊侯爵夫人認識、通訊並求教的也是一群大牛。包括提出最小作用原理的莫佩爾蒂（Pierre Louis Maupertuis）、伯努利家族的科學家、克萊羅（Alexis Claude Clairau），這位集數學、天文學和地球物理學一身的大牛，證明了牛頓關於地球是扁圓的理論，他在18歲時關於曲線的研究讓她成為了法國科學院院士，這是居里夫人一生未得到過榮譽。

沙特萊侯爵夫人家裡還很多實驗儀器，動手能力也很強。（來源：JSTOR Daily）

其實她的工作對於高中生來說並不陌生，我們今天知道的動能1/2mv^2，這個平方是她提出的，為建立機械能守恆定律起到了關鍵作用。1737年時她的一篇關於火的論文，被今天認為是預測了紅外輻射的性質。1740年，她的大兒子已經13歲了，也想學習數學和物理，並沒有合適的教材，她就自己寫了一本《科學與哲學評論》，結果就是這本書讓義大利博洛尼亞科學院授予了她院士。她另一本關於運動的書，被翻譯成德語和義大利語，而當時康德作為數學物理教授，也在做相關工作，甚至一度讓康德的對手污衊他的工作是抄襲沙特萊侯爵夫人的。

沙特萊翻譯的牛頓的《自然哲學的數學原理》

沙特萊侯爵夫人最著名的成就是她對牛頓巨著《自然哲學的數學原理》，這本集大成的書由她翻譯成了法文，並給出了很多評論，修改補充了內容，哈雷彗星的行星軌道，可由她給出的方法計算出來。可惜她的翻譯出版時她已經因為肺栓塞過世，但她的翻譯至今仍被認為是法文版的標準翻譯。書裡面深刻的數學和物理思想和方法，讓今天的科學家依然頭疼。

伏爾泰和沙特萊（來源：NPR）

當然，今天人們對她感興趣主要是因為她在27歲時結識了伏爾泰，其實她在認識伏爾泰之前，還有一位著名的年輕軍人詩人，這位聰明而美麗的貴族女性也招來了流言蜚語，而在伏爾泰的筆下她是一切美德的化身。伏爾泰由於受到政治問題，去往沙特萊侯爵夫人那裡避難隱居達15年，自然這段時間在學術與愛情上他們度過了一段黃金歲月。伏爾泰閱讀牛頓的著作，少不了沙特萊侯爵夫人的幫助，而那個蘋果砸到牛頓頭上的故事，就是伏爾泰寫下的。

沙特萊的個人情感生活難以評價，她最後一個孩子的父親是前面提到那位情人……

她情感以外的生活闡釋了那個時代對女性的寬容，她閱讀、研究、寫作、出版，在一個純粹的男性學術世界獲得了認可，只是她的工作依然也被遺忘在里歷史的長河裡，如今她與伏爾泰的故事被改編成各種歌劇，似乎也在提醒我們，那個時代對女性的遺忘以及發現她工作的重要意義。

埃米·諾特

被愛因斯坦稱為「最富有創造力的數學天才」

最後，我們聊一位離我們這個時代更近一些的女科學家，她在1935年4月14日因手術後感染而去世。同年《紐約時報》刊登了愛因斯坦紀念她的文章，「……是自女性受到高等教育以來最傑出和最富有創造性的數學天才。在最有天賦的數學家辛勤研究了幾個世紀的代數領域中，她發現了一套方法，現代年輕數學家的成長已經證明了這套方法的巨大意義。通過她的方法，純粹數學成了邏輯思想的詩篇……」她的名字是埃米·諾特（Emmy Noether，1882-1935）。

諾特的童年就讀於女子教育學校，但當時大學還並不讓女性就讀。（來源：wiki）

諾特出生於猶太數學教授的家裡，21歲的她進入了可謂數學中心的哥廷根大學，成為數學系唯一的女生，這裡有頂級的數學家克萊因、閔可夫斯基和希爾伯特，他們一起研究了愛因斯坦的廣義相對論。學生時代就發表了多篇高水平的論文，25歲成了世界上屈指可數的女數學博士。20世紀20年代，她一直在研究抽象代數的基礎性工作，從事群論、環理論、群表示論和數論的研究，這位多產的數學家為抽象代數奠定了堅實的公理化基礎，使之正式發展成為了近世代數，也讓人評價她為有史以來最優秀的女數學家。

36歲時，她證明了廣義相對論和基本粒子物理中的兩個基本定理，今天被稱為諾特定理，這個關於對稱性和守恆定律的工作，被認為是今天理論物理分支的誕生。楊振寧先生曾評價她的工作，對稱性與守恆定律在物理上佔據重要地位，因為我們在討論原子或者分子的量子數時，量子數的觀念從對稱的觀念而來，現在成了基本語言的一部分。

但就這樣一位富有成就的女性，在當時連正式的教職都沒有，當時的學者不能接受女教授，「男學生向女教師請教，是一種恥辱。」希爾伯特十分重視她的才能，希爾伯特說：「性別不是決定教師的選擇標準，大學評議會不是澡堂！」最後，諾特借希爾伯特的名字做助教講課，發揮她的才能。

好在學術界認可諾特定理後，加上愛因斯坦的推動，她在哥廷根有了一個「非官方的特別教授」職位，其實是沒有薪水的志願教授。46歲時，她才被邀請成為了莫斯科大學的客座教授，之後日子才好過起來。事實上，她不僅因為是女性受到偏見，她是猶太人，社會民主黨員和和平主義者，受到了政府的牽連。

在蘇黎世的數學大會上接受著名的 Ackermann-Teubner 數學獎沒多久，納粹上台，本來兩耳不聞窗外才事的她也被驅逐，只能逃亡海外，這裡還有此時哥廷根數學研究所所長是數學和物理學家外爾（H.Weyl），2015年中科院外爾費米子的研究如選當年十大突破，就是那個外爾。這位性格高傲的天才沒有什麼看得起的人物，他極力挽留諾特，但諾特還是離開了德國，來到美國普林斯頓高等研究所，在這裡她成了愛因斯坦的同事。

「自從女性受到高等教育以來，最富有創造力的數學天才」——愛因斯坦 （來源：GramUnion）

不會有人想到這樣一位外表普通的婦人，是史上最優秀的數學家之一。（來源：CRC）

諾特終生未婚，因為她的樂於助人、富有感染力的聲音以及在教學上獨特的思維，她吸引了一大批學生，這些學生被稱為「諾特的兒子」。她喜歡和他們外出遠足，吸引她的並非是路上風景，而是這過程探討的數學。「戴著厚厚的眼鏡穿著暗色衣服，不離身的是一塊手錶，一個別針和一串項鏈，因患有子宮肌瘤，肚子大得像一個孕婦，所以她的形象並不那麼光彩照人」。

最終她在接受手術後因感染離世，本來還可以繼續做出貢獻的她隕落了。今天人們用各種方式懷念這位偉人，在數學和物理領域，十多個帶有諾特的名詞，就是她留給我們最寶貴的財富。

參考資料：

1.https://en.wikipedia.org/wiki/Hypatia

2.孔國平. 希帕蒂婭--人類歷史上最早的女科學家[J]. 自然辯證法通訊, 1996(5):58-66.

3.聶建松. 古埃及美女科學家希帕蒂婭之死[J]. 世界文化, 2017(10).

4.塗興佩. 索菲·熱爾曼:數學「花木蘭」[J]. 中國科技獎勵, 2017(6):77-79.

5.孔國平. 熱爾曼——法國科學史上的傑出女性[J]. 自然辯證法通訊, 2002, 24(4):60-66.

6.https://web.math.rochester.edu/people/faculty/doug/UGpages/sophie.html

7.https://motherboard.vice.com/en_us/article/jp5mpy/emilie-du-Chatelet-isaac-newtons-most-underappreciated-disciple-women-science

8.https://cosmosmagazine.com/mathematics/emilie-du-chatelet-woman-science-forgot

9.http://womeninscience.history.msu.edu/Biography/C-4A-0/marquise-du-chtelet/

10.https://en.wikipedia.org/wiki/%C3%89milie_du_Ch%C3%A2telet

11.http://blog.sina.com.cn/s/blog_485f2bc80102v90g.html

12.https://www.sdsc.edu/ScienceWomen/noether.html

13.http://www.nytimes.com/2012/03/27/science/emmy-noether-the-most-significant-mathematician-youve-never-heard-of.html

出品：科普中央廚房

監製：北京科技報 | 科學加客戶端

來源：科學加

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