天文|诺奖史上首位女天文学家，给女孩树立榜样，她做到了
2020年诺贝尔物理学奖得主安德莉娅·盖兹是诺贝尔物理学奖史上第四位女性得主 。 她从1995年开始投入到探索黑洞的研究中 ， 如今依然奋战在一线 。 除了她对物理的热爱 ， 对黑洞的好奇 ， 以及持之以恒的观测 ， 运用最新的技术手段是她成功的关键 。 盖兹一直以女性榜样的身份从事着科学事业 ， 希望有更多的女孩加入到这一领域 。
撰文 | 刘辛味
2020年诺贝尔物理学奖颁给了美国加州大学洛杉矶分校的天文学家安德莉娅·盖兹（Andrea M. Ghez） 。 她是继居里夫人（1903年）、梅耶（1963年）和唐娜·斯特里克兰（2018年）之后第四位获得此项殊荣的女科学家 。 在天文学领域 ， 优秀的女科学家很多 ， 并且相较于其他理工学科 ， 女性在天文学研究上有久远的历史 。 二百多年前 ， 彗星猎手卡罗琳·赫歇尔 (Caroline Herschel ， 1750-1848) 因其在彗星发现和分类方面工作 ， 成为英国首个获得官方职位的女性 。 （相关内容参见《谁是历史上第一位职业女科学家？》）现在 ， 银河探险家盖兹 ， 因发现银河系中心超大质量致密天体——黑洞（诺奖颁奖词很谨慎 ， 并未提黑洞） ， 成为诺奖历史上首位女天文学家 。
安德莉娅·盖兹（Andrea M. Ghez ， 1965-） 丨图源：Elena Zhukova/University of California
我将成为第一个登上月球的女孩
盖兹的童年在美国登月竞赛胜利之时度过 ， 当4岁时看到阿波罗11号登月成功 ， 她被深深地震撼了 。 盖兹仍深刻地记着自己的豪言壮语：“我对母亲宣布 ， 我将成为第一个登上月球的女孩！”开明的父母尊重了她的想法 ， 他们一直鼓励盖兹去追求任何感兴趣的东西 ， 还给她买了一架望远镜 。 然而 ， 这个兴趣并没有持续多久 ， 老工业城市芝加哥的天空早早地把未来的女航天员扼杀在了摇篮里 。 但观星的种子还是埋在了她心底 ， 只是当时她自己还不知道 。
小孩的兴趣总是会变的 ， 上过舞蹈课后 ， 盖兹决定未来成为一名芭蕾舞演员 ， 可对舞蹈的热情终究没抵得过数学的诱惑 。 盖兹至今记得高中时班里墙上贴了一篇文章说 ， 科学研究表明男生比女生更擅长数学——如今我们还能听见这样的谬误噪声 。 而盖兹当时就表示不服 ， 数学课上她向男生发起了挑战 。 至于谁赢了 ， 盖兹笑着说 ， “我做的很不错 。 ”
除了数学题 ， 盖兹还喜欢玩拼图之类的益智游戏 ， 读一些侦探小说 ， 然后在晚上思考更深奥的问题——宇宙的尽头在哪？为了寻找答案 ， 她决定走向科学之路 。 后来盖兹回忆说 ， 高中时支持她去研究科学 ， 对她影响最深的是高中化学老师朱迪斯·基恩（Judith Keane） ， 因为这是她学生时代遇到的唯一一位教科学课程的女老师 。 盖兹认为 ， 在被男性主导的领域里 ， 她在那里 ， 就已经说明了一切 。 在得知盖兹获得诺奖后 ， Judith Keane接受采访时说 ， “她是一位杰出的学生 ， 能教这样特殊的学生是老师的梦想 。 ”
1990年代盖兹在芝加哥阿德勒天文馆（Atler Planetarium）上发表演讲后与老师朱迪斯·基恩合影丨图源：news.uchicago.edu/
1987年 ， 盖兹进入麻省理工学院 。 当她发现物理学才可能帮助自己找到终极答案之时 ， 果断换了专业 。 “我爱数学 ， 最初是数学专业然后转到了物理 。 ”大学期间 ， 盖兹给一位天文学家“打工” ， 结果第一次到天文台帮忙就被这里技术氛围所吸引 ， 点燃了她的好奇心 。 无论是硬件维护还是软件编写 ， 她都渴望学习 。 当她发现从宇宙深空中发来的X射线蕴含着天体秘密时 ， 脑海中浮现了一个想法 ， 一些射线源可能是黑洞——她似乎找到了自己毕生所向 。 盖兹回忆说：“我完全被黑洞迷住了 ， 我爱上了这份职业 。 ”
实际上 ， 在盖兹大学时期 ， 天文学家已经观测到黑洞存在的证据 ， 但还远谈不上证实 。 （1990年霍金和基普·索恩打赌天鹅座X-1不是黑洞 。 ）盖兹有机会成为第一个证实银河系中心存在超大质量黑洞的女科学家 ， 现在我们知道她做到了 。
用前沿技术
1987年盖兹毕业后来到加州理工学院攻读博士学位 ， 因为这里对她来说拥有最好的“玩具” ， 这里有当时世界上最大的望远镜之一 ， 位于帕洛马山天文台的5米海尔望远镜 。 不过 ， 还有一个小玩具更让她着迷——散斑成像（Speckle imaging） 。
在2013年Nature的采访中 ， 盖兹透露出自己是个技术控 。 “我喜欢冒险尝试新技术 ， 也许行不通 ， 但可能会打开一扇理解宇宙的新窗口 ， 回答一些你甚至都不知道去问的问题 。 ” 散斑成像在当时并不算是个新技术 ， 但是她要用在新的场景 。
望远镜分辨率的理论极限受限于其口径 ， 光的衍射会导致成像会形成一个圆斑 ， 即艾里斑 。 但大气湍流的干扰 ， 单个艾里斑会被变成一系列“散斑” ， 其实就是由一系列相干的波前互相干涉产生的图像 ， 这使望远镜分辨率达不到其理论极限 ， 尤其对于拍摄遥远的恒星来说 ， 图像十分模糊 。
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