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塞西莉亚·佩恩是谁?她如何改变了天文学?

了解更多关于塞西莉亚·佩恩-加波什金的故事,这位克服了逆境,发现了恒星意义的女性。

Emilie Lucchesi
作者:Emilie Le Beau Lucchesi
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图片来源:AstroStar/Shutterstock

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1919年,剑桥大学的一名学生获得了一张赠票,可以参加一位天文学家的讲座。这位天文学家刚从非洲西海岸的一次观星和日食观测旅行归来。

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当时19岁的本科生塞西莉亚·佩恩-加波什金收下了这张赠票。这次讲座改变了她的一生,并激励她成为一名天文学家。

“我想,有三个晚上我都没睡着,”她后来写道。

反过来,佩恩-加波什金在提出恒星构成物质的理论后,改变了天文学。尽管科学家们后来接受了她的观点——甚至试图将功劳归于自己——但佩恩-加波什金在她杰出的职业生涯中一直面临着歧视和拒绝。

塞西莉亚·佩恩发现了什么?

到19世纪中叶,天文学家认为构成地球生命的相同元素也构成了恒星、彗星和其他行星。望远镜的进步让科学家们以新的方式观察天空,但许多科学家仍然坚持旧有的想法。

1924年,佩恩-加波什金是哈佛大学的一名物理学博士生。她在英国剑桥大学完成了本科学业,但该校不授予女性研究生学位,她不得不来美国深造。

佩恩-加波什金使用哈佛大学天文台的望远镜,以一种新的方式看到了宇宙。

《恒星是由什么构成的:塞西莉亚·佩恩-加波什金的一生》一书的作者多诺万·摩尔说:“她计算出,恒星主要由氢组成,含量是科学界原先假设的百万倍。”


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塞西莉亚·佩恩和留下开放的门

当时,原子核聚变尚未被发现,科学家们认为太阳的元素构成与地球相似。佩恩-加波什金进行了光谱分析,发现恒星几乎完全由氢和氦组成。

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就连佩恩-加波什金本人起初也对她的结果感到惊讶。但她相信她的数学计算,并在她的博士论文中提出了她的发现。尽管她是对的,但天体物理学领域的顶尖科学家们还没有准备好接受一个新观点,尤其是来自一名研究生,更不用说是一名女性。

摩尔说:“当她把她的发现展示给当时美国天文学界权威、普林斯顿天文台台长[亨利]·诺里斯·拉塞尔时,他断然告诉她她是错的。但塞西莉亚相信她的发现,而且她很聪明。她重写了她的论文, stating that hydrogen was almost certainly not as preeminent as she had found. (氢的地位几乎可以肯定不如她发现的那么突出。)”

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摩尔说,“几乎可以肯定”是佩恩-加波什金留下的“一扇门,以便将来有一天能被发现是正确的”。

一颗明星般的职业生涯

佩恩-加波什金的发现后来被证明是正确的,科学家们现在普遍认为恒星(包括太阳)由 73% 的氢和 25% 的氦组成。

随着科学界逐渐接受恒星和太阳与地球并非相同的观点,佩恩-加波什金的批评者们纷纷抢先声称自己是这项发现的功劳者。

摩尔说:“多年后,事实证明她是正确的——由曾经告诉她她是错的那个人:诺里斯·拉塞尔。他获得了赞誉。”

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历史后来纠正了自己,佩恩-加波什金将作为真正确定恒星成分的科学家而闻名。但是,佩恩-加波什金并没有像其他做出重要发现的科学家那样获得广泛的记忆。

坚定的决心

在佩恩-加波什金修改了她的论文,加上“几乎可以肯定不是那么突出”的说法后,她于1925年获得了博士学位。尽管她的观点受到了“几乎普遍的怀疑”,摩尔说她相信自己,并且没有屈服于批评。她还决心要在天文学领域发展职业生涯,即使当时这个领域几乎全是男性,而且对女性极其不友好。

摩尔说:“这最终得到了回报。她最终因她的发现而受到认可,结婚生子,并成为哈佛大学第一位通过终身教职晋升的女性教授。她后来成为哈佛大学天文学系的系主任。”

科学家们后来将佩恩-加波什金铭记于心,以表彰她的成就以及她融入科学界的决心有一天将为其他有同样愿望的女性打开大门。维拉·鲁宾——她发现了暗物质在宇宙中的主导作用,并且最初也受到了质疑——曾将佩恩-加波什金视为灵感来源。

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最终,佩恩-加波什金取得了胜利。在她1979年去世前三年,她获得了美国天文学会颁发的终身成就奖。讽刺的是,这个奖是以亨利·诺里斯·拉塞尔的名字命名的,他是她早期的批评者之一,也是试图窃取她劳动成果的科学家之一。

摩尔说:“在20世纪20年代,女性要被认真对待是极其困难的。她不幸地陷入了那种境地。不幸的是,很多事情并没有改变。”

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