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成為天文學家後,這位天才少女忍不住喊道:這工作可真棒!

北京晚報·五色土 | 作者 夏安

艾米莉·萊維斯克是一名天文學家,她此刻很慌。夜半三更,她在夏威夷最高的一座山峰上,緊張地看著這座直徑超過8。2米,當今世界最大的單一鏡片主鏡超級望遠鏡“昴星團望遠鏡”出神,它剛剛報警了——艾米莉必須弄清楚發生了什麼,怎麼緊急處理,因為她是那個靜謐夜晚現場唯一的天文學家。

從午夜凝視星空的孤獨寧靜到野外熊在天文臺遊蕩的荒誕,從智利的安第斯山脈,到亞利桑那州的懸崖,再到夏威夷的大島,天文學家艾米莉講述了無數個觀測夜晚宇宙的寂靜以及來自凝望星空的有趣、熱烈、輝煌的故事。他們每天都在奔赴世界各地的望遠鏡的路上,一路上充滿各種跌宕起伏的故事——與野外熊的意外相遇,觀測中遭遇雷擊、火山噴發,她將這些故事寫成《最後的觀星人——天文探險家的不朽故事》一書,任何一個喜歡觀星的人都會被書中歡樂的冒險故事吸引。

我們為什麼要研究宇宙?我們為什麼要仰望星空,為什麼要提出內心的疑惑,滿世界建造這麼多望遠鏡,到地球的極限之地尋找答案?我們為什麼要觀星?原因無他,只因我們必須這麼做。在這顆小小的星球上,有一團微小卻無法撲滅的無形之火,在渺小的人類心中燃燒著,驅使我們在漫漫宇宙中上下求索。

《最後的觀星人——天文探險家的不朽故事》 [美]艾米莉·萊維斯克 著 張玫瑰 譯 北京聯合出版公司

怪小孩的白日夢

第一次用望遠鏡看夜空時,艾米莉才兩歲。

據她父母回憶,他們湊錢買了一個家庭用的小小的8英寸望遠鏡,本想著自己娛樂一下,沒想到卻意外發現,這個小女兒意外地被望遠鏡裡的世界迷住了,不哭不鬧不說話,專注地盯著,遲遲不肯回屋。那是1986年,哈雷彗星第一次飛臨地球,這一代年輕的科學家中,很多人的觀星路由此開啟。

然而,出身小鎮的艾米莉並沒有機會接觸什麼天文學家,也不知道天體物理是什麼。七歲那年,一位天文學家來到她的家鄉,進行一次公益講座,她大膽地站起來說,教授,我將來想成為一名天文學家。教授想了想,認真地俯下身子,直視艾米莉的眼睛,說了四個字:學好數學。艾米莉不太明白,但也倔強回答:好的。

從此,這個小女孩成為班上的“異類”,別的小朋友總是成群結隊地玩耍,而她永遠在自學數學。就這樣,她小學學了初中數學,初中學了高中數學,但她有點沮喪,發現自己不但沒有朋友,而且是學校裡唯一喜歡天文學的孩子。

不過,她的迷惑和自卑沒有延續太久,很快她參加了全美的天才少年營,集訓中她發現,這裡全是熱愛天文學的少年!他們一起參加科技展,一起動手搞發明,滿眼都是同類,令她這個小鎮女孩第一次眼界大開。她不再因為被孤立而苦惱,她確認了自己就是“怪小孩”,不喜歡那些流行的電視劇,不喜歡塗指甲油,不喜歡穿當時女孩子最時尚的坡跟鞋,她確定自己的未來——我想成為世界聞名的天體物理學家,第一個登上火星的女人,第一個卡爾·薩根(著名天文學家)。

當艾米莉收到麻省理工學院的錄取通知書時,全家人都在為她歡呼。她這個大家庭中,大部分親人並沒有受過高等教育,她的祖父母和外祖父母都曾因為需要打工維持生計而輟學,但大家都知道麻省理工意味著什麼。打個不恰當的比方,哈佛與麻省理工有點像北大清華,那就相當於一個小城女孩收到了清華的錄取通知書的喜悅吧!艾米莉清楚地記得,外公當時靠在椅子背上,手提了提腰帶,臉上慢慢露出了笑容,那個笑容是那種“打牌時拿到了一手好牌”時的笑。

“我難得人生中有幾次能清晰地看到人生軌跡的改變,這就是其中之一,現在回想起來也是如此。”艾米莉寫道。

如今的她已經是小有名氣的一名天文學家,她在麻省理工唸完本科後,又去夏威夷大學天文學專業唸完了博士,如今在華盛頓大學擔任教授,以大質量恆星的演化為研究方向。如今,她仍然立志以天文學為畢生追求,她曾用地球上許多大型望遠鏡觀測天體,並發現了索恩-祖特闊夫天體候選者HV2112的存在。她獲得了許多獎項,比如安妮·坎農天文獎,科特雷爾學者獎和牛頓·萊西·皮爾斯天文學獎。

2004年,作者艾米莉在基特峰首次進行天文觀測,親手開啟望遠鏡圓形天頂 圖片來自《最後的觀星人——天文探險家的不朽故事》。

基特峰天文臺山頂風光

第一眼漫天璀璨

進入麻省理工後,“全村的希望”天才少女艾米莉也傻眼了,這裡的課程太難了!身邊全是一樣的“神童”或“學霸”,老師們都是知名科學家——第一門物理課老師佛朗克·韋爾切克就曾憑藉量子色動力學研究斬獲諾貝爾物理學獎。艾米莉覺得,這位老師什麼都好,就是記性不太好,經常在寫了兩大黑板數學證明後回頭看著這些已經聽蒙了的大一新生們說,看,物理其實挺簡單。

艾米莉從小看了不少小人物逆襲成人生贏家的勵志電影,耳濡目染下她相信,只要功夫深,鐵杵磨成針,鉚足了勁兒學,一定能拿下高等物理。然而很快她發現是自己天真了。

“我忽略了一個事實,那些電影通常會以蒙太奇的手法,配上大氣磅礴的鼓點音樂,把成功背後的艱辛壓縮成兩分鐘的畫面。”她悲痛地意識到,電影掩蓋了千千萬萬個凌晨兩點在圖書館學習的夜晚,她從此每天夜半趴在散落著筆記的桌子上,累到視線都模糊了,不停感嘆:物理面前,眾生皆苦。

一切辛苦在艾米莉第一次使用世界級大型天文望遠鏡看到夜空後煙消雲散。那是大二的暑假,她被選中去基特峰天文臺進行暑期研究。當時的導師給了艾米莉一個“紅藍選擇題”,讓她在即將死亡的紅色恆星和新生的藍色恆星之間二選一,作為這次的研究課題。艾米莉憑直覺選了紅色,她覺得超大的恆星爆發死亡後,會塌縮成黑洞,黑洞哎,多酷!

這時的她還不知道,貌似無心插柳的紅藍之選,讓她不僅將在這個夏天裡觀測了銀河系上百顆紅超巨星,還拉開了她對垂死恆星15年研究長跑的序幕。在她生命中第一次使用大型望遠鏡觀測的恆星中,隱藏著三顆人類有史以來觀測到的最大恆星——“當我登上飛往圖森的飛機去參加暑期專案時,我還不知道未來會發生什麼,只知道自己瘋狂地愛著宇宙,渴望有機會證明自己研究宇宙的能力,興奮地期待著自己人生中的第一次觀測,並從中找到成為天文學家的意義。”

這就是艾米莉所面臨的“紅藍選擇題”:恆星紀錄片中,科學家用彩燈在草地上模擬了著名的“赫羅圖”,圖中恆星按照溫度和光度排列成對角線“主序帶”。恆星臨終時會離開主序帶,右上方這幾顆便是艾米莉研究的紅超巨星,它們表面溫度低而光度高,紅超巨星在超新星爆發後會移向左下方,成為白矮星。圖片來自紀錄片《恆星七紀》

在提到望遠鏡時,可能大部分人腦海中還停留在伽利略那種安裝在三腳架上的單筒望遠鏡,有個可以伸縮的長筒。但現代頂尖的天文望遠鏡卻完全不是這樣的形態。它們可能長几米,直徑十幾米,從外面看,可能是一個又白又粗的圓柱體,這種世界上最精密的光學儀器通常有個巨大的曲面主鏡,安裝在一個龐大的可移動支架上,靠電機和齒輪移動,隨著地球緩慢地轉動,圓頂的上層會開啟一條狹長的口子,從這裡望遠鏡能一窺夜空。

她駕車來到亞利桑那州索諾拉沙漠深處,沿著蜿蜒曲折的滿目荒涼的86號公路前行,一路飛馳而過無數千奇百怪的仙人掌。今天,世界上最好的天文臺大都建在地勢高且氣候乾燥的偏遠地區,高海拔意味著空氣更稀薄,山頂和星星之間的干擾更少;沙漠意味著空氣中水蒸氣的含量低,對觀測和成像質量都有好處;偏遠意味著夜晚很黑暗,沒有人為燈光的干擾,地表越是無邊的黑暗,宇宙的星河便越是明亮可見。

艾米莉與同行們靜待日落——“當太陽逐漸離山峰遠去,從地平線上的橘紅漸變成淡藍,然後變成深邃的藏藍……接著天邊出現了第一顆星辰”,忙碌的一晚開始了。

從艾米莉小時候,每次喊出豪言壯語“我要成為天文學家”後,大家總會替她擔心:那你將來怎麼找工作呀!成了天文學家後艾米莉發現自己既可以當科學家,又可以當冒險家,艾米莉忍不住喊道:這工作可真棒!

大質量恆星爆發時震撼景象

天文學家的絕望

想象很豐滿,現實很骨感。艾米莉很快又發現,大部分的觀星生活並不總是像第一次那樣興奮,而是枯燥的、緊張的、疲憊的,狀況百出。

經過一整晚的觀測後,總有朋友問艾米莉:昨晚有啥大發現?在人們腦海中,天文學家守望著夜空,隔三差五跑到望遠鏡前,一旦有令人振奮的新鮮事物出現在天幕中,天文學家就會目光如炬地望著夜空,興奮地記錄著資料,成為宇宙奇觀的第一見證人。而事實上,天文學家們從申請能夠使用一晚的望遠鏡開始,就要寫上十幾頁的申請報告。接著,經過嚴密的教授們組成的專家組委會的稽核通過後,獲得寶貴的幾個小時的觀測機會。如果這時出了什麼岔子,別說下次能不能再申請到,有些天文現象可能要一年、幾年甚至幾十年後才能再次看到了。

故事回到開頭,艾米莉為了她的博士論文,終於申請到使用630噸重的昂星團望遠鏡一晚,而現在電腦開始報警,顯示支撐鏡面的一個機械失靈了。現場只有她和一名望遠鏡操作人員,倆人面面相覷,工作人員也傻了,這種情況太罕見了,兩個人最後達成一致,望遠鏡應該暫時還沒有掉下來,因為如果掉下來了,她們就會聽到“砰”的一聲,然後一塊巨大玻璃砸下來。當然這個判斷幾乎毫無幫助,艾米莉只能在午夜打電話給遠在日本的機械工程師們,她得到的答覆就像打給了一個修電腦的小哥,對方對她說:“你試過關機重啟嗎?”

艾米莉此刻手足無措——她的頭頂上是足足十四層樓高的昂星團望遠鏡,它是美日天文學家合作的結晶,每晚光是啟動的執行費用就要花費近五萬美元,它可以觀測到50億光年外的星系。艾米莉聽到“關機重啟”的時候,忍不住想友善地提醒電話那頭:這是一臺價值數萬美元的望遠鏡,不是你家的路由器!艾米莉迅速地想象了一下,畢業論文是不指望了,更有可能是頂著“那個砸了昂星團望遠鏡的博士生”的綽號,被同行們取笑一輩子。

但是,艾米莉不想束手就擒,半途而廢。她太需要這些星系了:她即將觀測的這些星系在幾十億年前曾出現過一種伽馬射線暴的奇異景象,即那些即將燃燒殆盡的恆星在死亡的一剎那迅速旋轉,內心坍縮成黑洞,同時噴射出強烈的光束;那些光束橫穿宇宙,最後抵達地球,成為我們看到的維持數秒的伽馬射線。宇宙每時每刻都有恆星死去,但少數的恆星會壯烈地綻放餘暉,沒人知道為什麼。艾米莉的博士論文就是想解釋恆星發生爆炸時母星系的化學組成,而她眼前的望遠鏡是少數幾個擁有此項觀測能力的望遠鏡之一。

艾米莉深吸了一口氣,毅然關閉電源,重啟望遠鏡。和想象中不一樣,接下來什麼都沒有發生,電腦沒有再次報警,艾米莉完成了自己的觀測。

大風夜的觀星冒險

天文學家的夜晚可能與加班工作的我們也沒什麼不同。但颳大風這件事除外。某個凌晨兩點,艾米莉坐在拉斯坎帕納斯天文臺的控制室裡,頭頂是一架6。5米的麥哲倫望遠鏡,“放眼望去,天空光彩奪目,星河璀璨,正是每個天文學家夢寐以求的夜空”。這次,她要觀測的紅超巨星更加遙遠,位於一個距離我們兩百萬光年的星系中,為了這一天的相遇,早在冰河時代,紅巨星的光便從母星表面出發,踏上流浪宇宙的旅途,而艾米莉坐在安第斯山脈的某個山頂上,很早就提出瞭望遠鏡的使用申請。然而一到午夜時分,艾米莉的腦子就變成一團糨糊,從專心寫論文變成了假裝看望遠鏡操作手冊,最後淪落為尋找網上沒見過的貓貓搞笑動圖。

很快,艾米莉就笑不出來了,因為,起風了。根據天文臺的規定,風速超過每小時35英里時,就必須關閉望遠鏡的圓頂,保護鏡面不受砂石塵埃的打擊。而她眼前的計算機顯示,目前的風速達到了每小時42英里。如果風還不停,那麼這一晚寶貴的六個小時又將付諸東流,她此時想到自己聽說有同學因為一朵突然飄來的雲,學業被耽誤了好幾年,而她今晚觀測的內容是她博士論文最關鍵的一章,如果風再不停,她也不知道還要讀幾年才能博士畢業……

“他們說,當天文學家,會很有趣的。”艾米莉開始嘟囔,她又數了一遍手頭上需要觀測的恆星名單,然而現實是,安第斯山脈的一個大風之夜,竟然能讓這麼多努力付諸東流,這是不是很荒謬?“當大風颳得整座樓房都會響時,我忍不住問自己,我當初究竟在想什麼,才會選擇當天文學家?我怎麼就到了這裡?”在此後無數個這樣那樣意外發生的夜晚,艾米莉都會不禁懷疑人生。

然而當她氣餒打算空手而歸時,猛一抬頭,星空再次捕獲了她的眼睛。“我駐足抬頭,忘記了呼吸,完全沉浸在宇宙之中。不知站了多久,也許是一分鐘,也許是一個小時,風肆虐地吹打著我的臉,可我卻被頭上的星辰定在原地,捨不得挪動半步。”艾米莉被這南半球的星空震撼了,她回答自己,“沒錯,它們就是我來這裡的原因。”

天文學研究是一項浪漫且稀有的工作,大多數人一輩子都沒遇見過一個天文學家,更別提知道天文學家是幹什麼的了。艾米莉研究天文學這些年,總會遇到親朋好友隨手一指天上的某顆星星問:那是什麼星?大部分時候艾米莉只能老實回答,我也不知道,可能是……木星吧。天文學家在人們的想象中,似乎是一本行走的百科全書,一張活星圖,但事實是:他們並不擅長用肉眼在夜空裡尋找星體。大多數天文學家只能記住一些比較知名的星座,夏季和冬季星座的不同,猜測那些星星可能出現在某片夜空,這就是極限了。好在現代的望遠鏡會根據計算機的指示,對準正確的天區,根據科學家事先提供的天體座標,準確地找到需要觀測的星球。

在艾米莉看來,天文學家是一個瀕臨滅絕卻在一直開拓進取的“物種”,步入天文學家的行列後,她發現自己越發深陷宇宙之美。在仰望星空時,在那些動人心魄的景象背後,蘊藏著宇宙的奧秘,她想將這些不可思議的故事,一一講給大家聽。