揭开太阳之谜的塞莉西亚·佩恩·加波施金

冉浩

到哈佛去

塞莉西亚·佩恩1900年出生于英国白金汉郡文多尔，是艾玛·艾伦那和爱德华·佩恩3个孩子中的一个。爱德华是一位律师和历史学者，1904年莫名溺死于一条沟渠中，那年塞莉西亚只有4岁。母亲艾玛来自一个普鲁士家族，家族有两个非常著名的长辈，史学家格奥尔·海因里希·佩尔茨和作家詹姆斯·威尔金森。在爱德华去世后，艾玛一个人将孩子们拉扯大。

塞莉西亚起初就读于圣保罗女子学校。她的姑母在剑桥大学纽纳姆学院从事植物学研究。受到姑母的鼓励，在1919年，她获得奖学金，进入这个学院，学习植物学、物理学和化学。在这里，她听到亚瑟·爱丁顿讲述他到非洲普林西比岛拍摄日全食的事情，照片中太阳旁两颗星的位置可以验证爱因斯坦的广义相对论。这激起了她对天文学的兴趣。

接下来，她除了完成应有的课程外，开始尽可能多地去听天文学的课程，甚至自制了一台望远镜。塞莉西亚完成学业后被选为皇家天文学会的会员，但是因为她是女性，剑桥大学不能授予她学位，这一规定直到1948年才打破。而且，当时在英国，并没有可以提供给女性的天文学职位。塞莉西亚意识到，留在英国，她唯一的选择只有教书，所以，她决定去外面闯一闯。

她被介绍给了哈佛大学天文台的台长哈罗·沙普利，后者刚好启动了一个可以接纳毕业生的项目。而当时，女性天文学家安妮·珍普·坎农已经因为卓越的工作在那里闯出了偌大的名声，虽然女性天文学家依然受到歧视，但状况远比英国好得多。1923年，塞莉西亚决定前往美国。

不一样的光谱分析

在一年之内，塞莉西亚就完成了4篇不错的论文。作为塞莉西亚的导师，沙普利鼓励她着手准备自己的博士论文，争取获得博士学位。塞莉西亚的研究是以坎农对恒星的分类为基础的，坎农以恒星的颜色为依据，根据恒星的表面温度从高到低的顺序，将爱德华·皮克林等人建立的光谱分类法修订为划分O、B、A、F、G、K、M、R、N、S等类型的分类法。这种分类法被称为“哈佛分类法”，后来在天文学上被广泛使用。塞莉西亚计划全面探讨恒星的温度问题，并且进一步探讨如何用离子理论来测定恒星大气中的元素含量。

之前，亨利·诺里斯·拉塞尔从太阳的光谱数据和地球地壳的化学构成上推断，太阳表面的构成成分和地球表面的构成成分是大致相同的，只是太阳表面的大气温度更高，所以才产生了不同的吸收光谱。

而与拉塞尔做法不同的是，塞莉西亚首次对玻尔在量子方面的理論进行了概括和整理，并将它应用于天文学的观测。

塞莉西亚最后的分析结果与拉塞尔的推测大不相同。塞莉西亚认为太阳的表面成分和地球表层大不相同，她的分析显示，恒星的大气成分主要是氢和氦，其他元素只占少数。塞莉西亚同时认为， 恒星颜色和光谱的不同，只是因为表面温度不同，而并非成分的区别。

塞莉西亚把自己的研究结果告诉了拉塞尔，但拉塞尔不能接受这样的结论，他回信说：“这显然是不可能的。”拉塞尔是沙普利的老师，同时也是一流的天体物理学家。这两个身份使塞莉西亚产生了动摇，在最后归纳结论的时候她又分析说氢和氦的含量应该没有那么高。

史上最卓越的天文博士论文

1925年，塞莉西亚将自己在星体温度、光谱分类、元素分析等方面的研究成果整理成论文《恒星大气，对星体反转层高温的观察研究》发表。这一论文帮她获得了博士学位，同时也奠定了她在天文学中的地位。后人曾评价这篇论文是史上最卓越的天文博士论文。

接下来的几年里，越来越多的天文学家开始认可塞莉西亚的观点，承认恒星上的氢远比地球丰富。曾经在论文审查时建议塞莉西亚修改结论的亨利·诺利斯·罗素也转而支持塞莉西亚，并对她的工作赞不绝口。1929年，基于大量对太阳的新观测，拉塞尔也终于相信了这一结论。

作为一个女性，塞莉西亚深感在工作中的不受重视。同样的工作，女性得到的报酬要少得多。她甚至在某些时候警告那些希望从事天文工作的妇女：除非你找不到更好的工作。事实上，她也一度因为报酬太低而打算另谋出路，但沙普利确实是一位有担当的老师，及时为她争取到了高一些的薪水，并在之后为她争取到了正式的“天文学家”头衔。其结果就是，这位伟大的科学家后来一直留在了哈佛大学天文台。

1931年，塞莉西亚获得美国国籍。

两个天文学家

1933年，塞莉西亚去欧洲旅行了。在德国，她遇到了出生在俄国的天文学家谢尔盖·伊拉里奥诺维奇·加波施金。两人互生好感，塞莉西亚帮助谢尔盖得到了去美国的签证，然后，到了1934年，两位天文学家在美国组成了家庭。他们把家安在了哈佛旁边的历史小镇马萨诸塞州的莱克星顿，美国独立运动就从这里打响了第一枪。

随着时间的推移，人们对女性的观念逐渐转变。1956年，妇女终于可以成为哈佛的全薪职员。时年56岁的塞莉西亚·佩恩被聘为天文学教授和天文系系主任，也是哈佛历史上首位女系主任。在庆祝茶会上，这位新晋教授及系主任邀请了全系的女学生参加，她发表了简短的演说，并再次提到了女性在科学研究中的地位问题。

在职业生涯的晚期，塞莉西亚致力研究高光度恒星，以了解银河系的结构。她和丈夫一起对亮度高于视星等10等的恒星进行巡天，观测了数以百万计的恒星。这些资料都用于了解恒星演化。

1979年12月7日，这位伟大的女性离开了这个世界。虽然塞莉西亚曾对女性的地位低下有过怨言，但是她显然也为那些立志有所突破的女性树立了榜样，鼓舞着追求科学的人。后来的著名天文学家琼·费曼就视之为偶像，当然，也包括她的丈夫和3个孩子，后者是爱德华、凯瑟琳和彼得，母亲是他们前进的目标。