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安德烈娅·盖兹:在星系间舞蹈

2021-03-11雷晶晶

莫愁·智慧女性 2021年3期
关键词:安德烈恒星黑洞

雷晶晶

2020年10月6日,美国天文学家安德烈娅·盖兹斩获诺贝尔物理学奖,她的成绩令世人瞩目。

梦想征服太空

1969年7月20日,美国航天员尼尔·阿姆斯特朗从阿波罗11号上走下来,150多个国家和地区同步转播这次人类与月球的亲密接触。4岁的安德烈娅盯着电视机观看,接着转身对母亲郑重宣布:“我要成为第一个登月的女宇航员。”

善解人意的父母给安德烈娅购买了一台小型望远镜。她兴奋地用它观察楼顶的风景,遥望夜晚璀璨的星空。

宇宙的边缘到底在哪里?在130亿年宇宙中,人类应该如何看待自身的历史?日渐长大的安德烈娅思索着这些“宇宙问题”。首位独自飞越大西洋的女飞行员阿米莉亚·埃哈特,成为她那时的偶像。

安德烈娅的母亲曾是芝加哥一家当代艺术馆的馆长,父亲是罗斯福大学经济管理系的教授。两人总会挤出时间鼓励女儿勇敢尝试她想做的事情。芝加哥大学附属实验中学的教育模式灵活、新颖,安德烈娅在那里体验了丰富的课余生活:跳舞、打曲棍球、摄影……特别是跳舞,安德烈娅有机会参与编舞课程,并暗自期许成为一名“演导俱佳”的芭蕾舞演员。

朱迪思·基恩是安德烈娅在整个中学阶段遇到的唯一一位任教科学类科目的女性教师,她理性的思维、温和的目光与严谨的语言在讲台上魅力无穷。安德烈娅因而愈加坚定了投身科学领域的信念。

“别逞能了,你是个女孩,你做不到。”不知从何时起,学校里滋生出女孩不如男孩有天赋的观念,尤其是在数学等科目。从不服输的安德烈娅主动邀请数学班的男生们展开竞赛,并接连在几次考试中轻松夺冠。

在宇宙研究中徜徉

凭借优异的成绩,安德烈娅高中毕业后进入麻省理工学院学习数学。随着儿时探索宇宙的梦想蠢蠢欲动,她在大二那年果断转至物理系进修。1987年,安德烈娅取得该校的物理学学士学位,五年后又在美国著名航天员、科学家格里·纽格鲍尔的指导下拿到加州理工学院天体物理系的博士学位。

自1994年起,安德烈娅加盟加州理工学院的“银河中心小组”,潜心于宇宙研究。“科学研究是令人兴奋的事情之一,因为问题总是多于答案。”安德烈娅这样勉励自己。她喜欢在银河中心小组能够自主选择研究项目;而在真正设计宏大的实验过程时,她又不断地涌现出新的问题。

随着科学技术的飞速发展,天基观测与地面观测的观测质量大大提升,借助這种有利因素,安德烈娅得以开发出具备高空间分辨率的“散斑成像”技术。正是在这项技术的支撑下,她可以将望远镜的诸多短时间曝光片段合并成清晰图像,然后采用自适应光学器件校正大气湍流,从而进一步增强宇宙观测的清晰度。基于大量来自星系中心的年轻恒星的数据,安德烈娅发现绝大多数恒星系统其实都拥有与之同生的“双星”。因此,早前一味使用单太阳系统作为恒星诞生模型的方法并不适合。“这些恒星都像孩子一样,你知道并且能认出它们,但每年它们都会变得有点不同呢。”安德烈娅的语调里满是亲昵。

2012年,安德烈娅带领团队确认出第二颗围绕银河中心运行的恒星,同时通过开普勒定律证明人马座A *超大质量黑洞的存在。时隔两年后,安德烈娅又有令人振奋的成果出炉:利用夏威夷巨大的凯克望远镜,他们惊喜地“遇见”了另一个致密天体——被称为射手座A *的超大质量黑洞……摒弃直觉性研究概念,安德烈娅换以自身特有的数学考量去拨开时空混杂的层层迷雾,进而抽象化地将其分离,“黑洞是一种引力非常强的物体,即使光也无法逃脱它的‘追逐。”尽管将黑洞概念化很难,但借助它牵引周围恒星运作的强大引力,安德烈娅和她的小组努力发表了一系列能够提供给人们相对直观印象的结论。

安德烈娅进行深入研究环节时,更多的谜题接踵而至:所有星系的核心都有黑洞吗?中央黑洞的周围究竟是什么……

 激励女性投身科研

作为一名大学教授,安德烈娅的着力点从不止于科学研究,将自己的研究成果与更多热爱宇宙的年轻学子分享亦是她的责任。“宇宙是个宏大的命题,解题者从来不会是一个人,而是需要一代代人的接力。”安德烈娅说。

在学生面前,安德烈娅希望自己能够成为昔日恩师朱迪思那样的女性榜样。循着这个目标,她用自身经历鼓励女学生打破“女不如男”的刻板印象,用“成长型心态”帮她们塑造和提高后天的学习能力,以此引导对科学类学科感兴趣的女性投身于宇宙研究。在加州理工学院洛杉矶分校做博士生时,安德烈娅便主动向学校申请到教授大一年级物理课的资格。一段时间后,她深厚的专业素养、与学生友好的相处模式,以及兼顾科研与教学的完美掌控力无不赢得盛赞。加州理工学院甚至为尚属学生身份的安德烈娅颁发了“教学奖”——这个奖项以往只会颁发给出类拔萃的正式教师,“教育家”安德烈娅当之无愧。

如今的课堂中,安德烈娅一改传统科研者的严肃形象,采用轻松有趣的课堂模式与学生互动。比如,她会在课堂中加入学生所关注的日常“包袱”,让科学道理具有鲜明的生活气息;她会在考试时插入一段有趣的动画片,从而帮助学生调节情绪,缓解他们对物理题的恐惧。教学之外,安德烈娅经常参加各种学术演讲,包括出席历届国际天体物理学会议等,通过各种途径为大众普及看起来高深莫测的科学常识。2019年,安德烈娅当选为美国物理学会院士,显赫的“身份识别”再次证明了女性可以精通数学、物理学、宇宙学等“美妙学科”。

忙碌的安德烈娅善于平衡家庭与事业的关系。她的丈夫汤姆·拉图雷特是毕业于加州理工学院的地理学家。在专注学术工作的同时,夫妻二人协力扮演好两个孩子的守护者,特别是安德烈娅,时刻保护、引导着他们的挑战欲和好奇心。

诺贝尔物理学奖公布的当天,一向淡然的安德烈娅颇为动容。她在接受采访时说:“我希望我能激励其他女性进入这个领域。这是一个有着诸多乐趣的领域。如果你对科学充满热情,那么你就还有很多事情可以做。”

编辑 王冬艳 437408345@qq.com

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