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第一个“挣工资”的女天文学家

《科技生活》周刊||热度 ( )

文/张天蓉 美国德州奥斯汀大学理论物理博士

  当我们仰望银河,可以给孩子们滔滔不绝地讲解有关地球、太阳系、银河系、行星、恒星、彗星、星云等天文知识,但你是否知道,与银河系有关的许多天文观测记录,都和一个女人以及她的哥哥有关?女天文学家卡罗琳·赫歇尔和她的哥哥威廉·赫歇耳作出了重要贡献。

  1785年,威廉·赫歇耳认为银河系是扁平的,太阳系位于其中心。30多年后,美国天文学家沙普利从威廉兄妹的观测数据得出太阳系位于银河系边缘的结论。直到上世纪二十年代,天文学家们才认识到银河系正在不停地自转。

  赫歇耳这个名字,实际上是天文界一个著名的家族,其中主要包括上面威廉兄妹和威廉的儿子约翰·赫歇尔 。 卡罗琳是科学史上少有的杰出女性之一,她的生平极富传奇性:女性,不结婚,不谈恋爱,一生献给科研,活到98岁高龄。有意思的是,在那个年代,女性从事科研,还能挣到工资,实属凤毛麟角。

  卡罗琳·赫歇尔于1750年3月6日诞生在德国汉诺威, 她是家庭中十个孩子的第八位,小时候多灾多病。在10岁时,她得了斑疹伤寒,导致脸上留下疤痕累累,且身材矮小,据说高度长到4英尺3(大约1.3米)就停止了。由于她发育不良,父母认为她不会结婚,应该被训练成一名仆人,所以未给予正规教育。不过,老赫歇尔去世后,威廉发现了妹妹的天赋,将卡罗琳从家中解救出来,走向外面的广阔世界。

  威廉对音乐有浓厚的兴趣,造诣颇深。他让卡罗琳学习音乐,卡罗琳很快成为一个多才多艺的女高音,不过她只在威廉举办的音乐会上演唱。但当威廉的兴趣集中转向天文观测方面之后,卡罗琳便成为他这方面的得力助手。

  卡罗琳学会了如何擦亮透镜,如何自己制作望远镜。威廉还教卡罗琳如何记录观察到的资料和数据,如何进行必需的数学计算。兄妹俩用亲手制成的望远镜,先后探察了北半球1083个天区共计11万多颗星星。

  1781年3月13日,赫歇尔兄妹在观测双星时发现了一颗新的行星——天王星Uranus。这项发现使他们赢得了巨大的声誉,也使威廉于1782年成为英国皇家天文学家。于是,卡罗琳随哥哥前往英国,但威廉经常需要外出进行学术活动,卡罗琳则作为威廉的管家和助理留在家里。这种时候,她也从不放过任何一个观测天象的机会。并且,她逐渐积累起不少自己独立观测到的天文记录。

  1783年2月26日,卡罗琳发现了一个疏散星团(今天被称为NGC 2360),并在那年年底又发现了另外两个星团。在1786年8月1日,卡罗琳发现一个发光物体在夜空中缓缓行驶。她在第二天晚上再次观察,并立即通过邮件提醒其他天文学家,宣布自己发现了一颗彗星,并告知其他人该彗星的路径特点,使他们可以观测研究。这是目前公认的第一颗由一位女性发现的彗星。这一发现使卡罗琳赢得了她的第一份工资,1787年,卡罗琳正式被乔治三世国王聘用为威廉的助手,成为第一位因为科学研究而得到国王发给工资报酬的女性。

  卡罗琳总共独立地发现了14个星云和8颗彗星。卡罗琳后来真的终身未嫁,是否谈过恋爱我们也不得而知,但很肯定,她把每一天的生命都贡献给了天文观测。

  1822年威廉去世后,卡罗琳从英国返回德国,但并没有放弃天文研究,她整理好自1800年威廉发现的2500个星云列表。她帮助天文学会整理和勘误天文观测资料,补充遗漏,提交索引。英国皇家天文学会为表彰她的贡献,授予她金质奖章,在96岁时,普鲁士国王也授予她金奖。

  威廉死后,他的儿子约翰子承父业,继续父亲和姑姑的工作。约翰把观测基地移到了南非,在地球的南半球共探测了2299个天区,计70万颗星,第一次为人类确定了银河系的盘状旋臂结构,把人类的视野从太阳系伸展到10万光年之遥。根据三位赫歇耳家族成员大量的观测结果(上百万颗星星!),人们才开始认识到银河系之大,整个太阳系不过是银河系边缘上一个不起眼的极小区域而已。■

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