科技工作者之家
科技工作者之家APP是专注科技人才,知识分享与人才交流的服务平台。
科技工作者之家 2019-08-20
“宇宙就在我们的身体中。我们都是星尘。”
卡尔·萨根(Carl Sagan)的这句名言不仅仅只是一句充满诗意的话,事实上,我们骨骼中的钙、血液中的铁,以及头发中的铜都是在恒星这样的熔炉中形成的。
1957年,天文学家玛格丽特·伯比奇(Margaret Burbidge)发表一篇长达108页的论文。这篇论文详细地探讨了元素是如何在恒星生命周期的不同阶段形成的。它告诉了我们,构成我们周围一切的大多数元素——包括我们自身——是如何产生于恒星的。与她一同完成这一伟大成就的科学家还有杰弗里·伯比奇(Geoffrey Burbidge)、威廉·福勒(William Fowler)和弗雷德·霍伊尔(Fred Hoyle)。他们的工作也为化学元素的宇宙起源奠定了基础。
1919年8月12日,埃莉诺·玛格丽特·皮奇(Eleanor Margaret Peachey)出生在大曼彻斯特的达文波特,但她早年生活在伦敦。在她四岁那年,她和母亲一起乘船去法国度假,在夜里她第一次清晰地看到满天繁星,便彻底被迷住了。
她的家庭流淌着科学的血液,她的父母都是化学家,而且父亲还是个热衷于发明创造的人。天文学家詹姆斯·琼斯(James Jeans)是她的一位远亲,尽管他们从未见过面。她的外公知道她对星星感兴趣,因此在她12岁、13岁的时候,连续两年把詹姆斯·琼斯的书给她当生日礼物。由于当时她对天文学的痴迷加上在数学上的天赋,她完全沉浸在阅读这些书籍。
二战期间,她在伦敦大学学院(UCL)学习天文学。在她的博士论文中分析了变星伽玛仙后座的光谱。她在最恶劣的条件下进行观测,在寒冷的露天穹顶下,常常独自一人待在那个狭小的空间内。有时还会听到令人恐惧的爆炸声。然而,她从未抱怨过,因为她有着钢铁般的决心和对知识的渴求。
对这位年轻的天文学家而言,二战后的那几年是她职业生涯的决定性时期。那时,她天文台屋顶上用望远镜教一门实践课,偶然遇到了后来成为著名科幻作家和未来学家的亚瑟·查理斯·克拉克(Arthur C. Clarke)。年轻的克拉克是一个充满热情的学生,他想学习“与行星和星际旅行有关的一切”。他如此地热衷于观测恒星,甚至有天晚上差点把另一个学生从屋顶上撞倒。
此外,她还参加了物理学的研究生课程。在那里,她立刻和“一个有趣的人”杰弗里·伯比奇一见如故,仅仅六个月后他们就结婚了,开启了一段为时一生的科学探险。
在一项研究中,他们二人携手首次对具有强磁场的猎犬座α²型变星进行了详细的光谱分析。1955年,在他们发表的论文中,除了描述一些很重要的结果外,他们还发现这颗恒星的稀土金属平均过剩量约为太阳的800倍。这一发现引起了著名的实验核物理学家福勒的兴趣。当时,福勒在剑桥大学与霍伊尔合作。1946年和1954年,霍伊尔发表了一系列论文首先提出了恒星如何将氢和氦锻造成宇宙中较重的元素这一想法,这个概念被称为恒星核合成。这与当时认为的所有元素都源自于大爆炸的想法相悖。
福勒发现,伯比奇夫妇的研究和专业或许有助于证明霍伊尔的恒星核合成理论,因此他邀请他们前往剑桥,最终才有了1957年那篇奠基性的论文:《恒星中的元素合成》。这篇论文常以他们四人的姓氏开头字母简称为B²FH。
伯比奇的工作并没有止步于对元素起源的探索,之后她与杰弗里一同测量了圆盘星系中的恒星和气体的旋转,研究了奇特的星系和星系团。但她特别感兴趣的是那些遥远、明亮的类星体。
当时,世界上只有少数几个望远镜能够研究类星体的光谱,利克天文台的沙因三米望远镜就是其中之一。伯比奇用这架望远镜寻找红移更大的类星体(红移越大,意味着距离我们就越远)。她发现了许多类星体,包括在1973年发现的红移为3.53的OQ 172,这是当时已知最遥远的类星体。
在伯比奇科学生涯的后期,她一直在探索星系的光谱,确定星系的旋转、质量和化学成分,当然,也继续研究类星体。她还帮助研发了安装在哈勃太空望远镜上的暗天体摄谱仪(FOS)——用以探测非常微弱的天体的物理状态和化学成分。
对天文学的热爱让她找到了直面挑战的力量。她回忆,当第一次在底片上看到一个螺旋星系时有多让她欣喜:“我觉得,现在天文学既是我的工作,也是我的生计来源,而如此享受天文学的乐趣几乎是有罪的。”
但是对于有天赋的女科学家来说,当时她们面对的仍是一个残酷的世界。伯比奇第一次遭遇性别歧视是在她申请美国卡内基天文台的一个研究员职位时。主任用一封信简略地告诉她,这种职位仅限于男性。后来,她被禁止在加州的威尔逊山天文台进行观测。
伯比奇并没有因此退缩,而是以她惯常的方式,每当遇到“障碍”时,就能“找到解决办法”。她冒充是杰弗里的助手进入了威尔逊山天文台。为了隐瞒怀孕的事实,即使是在又热又闷的日子里,她也不得不裹着大衣爬上山。
她经常利用自己的专业影响力代表科学界的其他女性发言。1971年,她拒绝了安妮·坎农天文奖(Annie Jump Cannon award),这是一个旨在表彰女性天文学家作出研究成果的奖项。她认为,基于性别的奖项会使女性得不到公平的承认。她的反叛行为促成了女性天文学地位委员会的成立,该委员会鼓励女性进入天文学领域,并促进她们在这一领域内的工作。
如今,科学家面临着许多问题,从解决他们自己专业中仍然存在的不平等,到解决各种各样的人道主义危机。玛格丽特·伯比奇给出了一个闪耀的例子,她告诉我们,一个人即使在困难时期也能取得突破。1983年,当她在思考世界上的破坏性力量时,她仍表达了对未来的坚定希望:“我相信我们有能力预见和先发制人。全世界的科学家都有能力改善全人类的生活。”
来源:微信公号“原理”
元素富集因子法
“脉冲星之母”乔瑟琳·贝尔院士来黔访问
濒危元素
潘君骅:聚焦星空
元素半导体材料
市科协主席、党组书记郑加强看望崔向群院士
无穷远元素
解析元素
国家“青年千人计划”专家细说第二地球搜寻史
通用指示元素