天鵝絨手套下的拳頭：紀(jì)念瑪格麗特·伯比奇
撰文| 鞠 強(qiáng)
編輯| 呂浩然
2020年4月5日，天文學(xué)家瑪格麗特·伯比奇（Margaret Burbidge）在美國(guó)舊金山逝世，享年100歲。作為20世紀(jì)最杰出的天文學(xué)家之一，她的研究涉及恒星、類(lèi)星體和星系等多個(gè)領(lǐng)域，對(duì)天體物理學(xué)的發(fā)展產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響。耶魯大學(xué)天文學(xué)和天體物理學(xué)中心主任梅洛·厄里（Meg Urry）這樣評(píng)價(jià)她：“她就像是蒼穹上的一顆恒星，做出一個(gè)又一個(gè)重要的發(fā)現(xiàn)，照亮我們所有人?！?br/>
1919年8月12日，瑪格麗特出生在英國(guó)達(dá)文波特。4歲時(shí)，她和家人搭乘橫渡英吉利海峽的夜班輪船去法國(guó)度假。在船上她第一次領(lǐng)略到夏季星空的美麗，從此產(chǎn)生了對(duì)天文學(xué)一生的摯愛(ài)?，敻覃愄睾苡袛?shù)學(xué)天賦，12歲的時(shí)候就開(kāi)始閱讀一位遠(yuǎn)房親戚、英國(guó)天文學(xué)家和數(shù)學(xué)家詹姆斯·金斯（James Jeans）的著作。1939年，她在倫敦大學(xué)學(xué)院（UCL）獲得了學(xué)士學(xué)位。
在第二次世界大戰(zhàn)期間，很多英國(guó)的科學(xué)家和技術(shù)人員都投入到服務(wù)于戰(zhàn)爭(zhēng)的科研中，因此瑪格麗特要一邊在倫敦大學(xué)學(xué)院攻讀博士學(xué)位，一邊維持倫敦大學(xué)天文臺(tái)的運(yùn)行。她的博士論文研究的是變星仙后座γ的光譜。當(dāng)時(shí)的觀測(cè)條件很差，瑪格麗特經(jīng)常要一個(gè)人在寒冷的夜晚進(jìn)行戶(hù)外觀測(cè)，還不時(shí)會(huì)遭遇德國(guó)空軍對(duì)倫敦的轟炸。但這些都沒(méi)有使她退卻，戰(zhàn)時(shí)的燈火管制還為她創(chuàng)造了更好的觀測(cè)環(huán)境。她在自己的自轉(zhuǎn)中寫(xiě)道：“那些夜晚實(shí)現(xiàn)了我早年的夢(mèng)想。”1943年，她在倫敦大學(xué)學(xué)院獲得了博士學(xué)位。戰(zhàn)后，她開(kāi)始為倫敦大學(xué)系統(tǒng)內(nèi)的各校學(xué)生講授天文學(xué)。在當(dāng)時(shí)聽(tīng)課的學(xué)生中，就有后來(lái)大名鼎鼎的科幻小說(shuō)家阿瑟·克拉克（Arthur Clarke）。
1948年，瑪格麗特和物理學(xué)家杰弗瑞·伯比奇（Geoffrey Burbidge）在相識(shí)6個(gè)月后結(jié)婚?，敻覃愄貙?duì)天文學(xué)的熱情和豐富的光譜學(xué)知識(shí)促使杰弗瑞從物理學(xué)轉(zhuǎn)向?qū)阈堑难芯俊?951年，瑪格麗特前往美國(guó)芝加哥大學(xué)葉凱士天文臺(tái)工作。1953年，她返回英國(guó)。在此期間，她和丈夫?qū)阈侵性刎S度的研究引起了實(shí)驗(yàn)核物理學(xué)家威廉·福勒（William Fowler）的注意。福勒當(dāng)時(shí)在劍橋大學(xué)和另一位著名天文學(xué)家弗雷德·霍伊爾（Fred Hoyle）合作進(jìn)行研究?；粢翣栐?946年和1954年先后發(fā)表論文，指出恒星如何將氫和氦轉(zhuǎn)化成更重的元素，這個(gè)過(guò)程被稱(chēng)作恒星核合成（stellar nucleosynthesis）。
福勒邀請(qǐng)伯比奇夫婦一同前往劍橋大學(xué)，同他及霍伊爾研究恒星中的核反應(yīng)。當(dāng)時(shí)瑪格麗特已經(jīng)懷孕，但作為一名出色的觀測(cè)天文學(xué)家，她仍然在獲得恒星光譜數(shù)據(jù)的觀測(cè)中發(fā)揮了關(guān)鍵作用。伯比奇夫婦和霍伊爾把觀測(cè)數(shù)據(jù)同福勒在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行核反應(yīng)實(shí)驗(yàn)獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，證實(shí)了恒星核合成理論。1957年，他們共同在《現(xiàn)代物理評(píng)論》（Reviews of Modern Physics）上發(fā)表了題為《恒星中元素的合成》（Synthesis of the Elements in Stars）的論文。此后，由于這項(xiàng)研究被頻繁引用，他們提出的理論干脆被同行用四人姓氏的首字母命名，稱(chēng)為B2FH理論。
這是天體物理學(xué)研究歷史上具有里程碑意義的論文之一。組成人體、生命和地球的元素都來(lái)自恒星內(nèi)部的一系列核反應(yīng)。這些元素通過(guò)恒星爆炸的形式進(jìn)入宇宙空間中，成為構(gòu)成新的恒星、行星和其它天體的原材料，并使生命的出現(xiàn)成為可能。我們身體中的碳、我們呼吸的氧以及我們血液中的鐵，都是恒星核合成的產(chǎn)物。我們現(xiàn)在能夠把短暫的生命同宇宙中上百億年來(lái)持續(xù)不斷發(fā)生的壯麗現(xiàn)象聯(lián)系在一起，正是要得益于瑪格麗特等人的杰出工作。
1983年，福勒因?yàn)椤皩?duì)宇宙中形成化學(xué)元素的核反應(yīng)的理論和實(shí)驗(yàn)研究”而同提出了“錢(qián)德拉塞卡極限”的錢(qián)德拉塞卡（Subrahmanyan Chandrasekhar）分享了當(dāng)年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。他對(duì)瑪格麗特和杰弗瑞未被授獎(jiǎng)而感到驚訝?；粢翣枌?duì)穩(wěn)態(tài)宇宙理論的堅(jiān)持在學(xué)術(shù)界有很大的爭(zhēng)議，同時(shí)他還因?yàn)閱躺铡へ悹枴げ畠?nèi)爾（Jocelyn Bell Burnell）未被授予1974年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)而對(duì)評(píng)委會(huì)進(jìn)行了激烈的批評(píng)，沒(méi)有獲獎(jiǎng)倒是情有可原。貝爾和瑪格麗特錯(cuò)失諾獎(jiǎng)被很多人認(rèn)為是諾貝爾獎(jiǎng)對(duì)女性的歧視，但瑪格麗特對(duì)此持保留意見(jiàn)。
1955年，瑪格麗特到加州理工學(xué)院（Caltech）工作。1962年，她開(kāi)始在加州大學(xué)圣地亞哥分校（UCSD）工作直到1988年退休。在20世紀(jì)六七十年代，瑪格麗特的主要工作是測(cè)量星系的質(zhì)量、組成和旋轉(zhuǎn)曲線(xiàn)，同時(shí)還對(duì)當(dāng)時(shí)剛剛發(fā)現(xiàn)不久的類(lèi)星體進(jìn)行光譜學(xué)研究，成為這個(gè)領(lǐng)域內(nèi)的先驅(qū)。她曾經(jīng)發(fā)現(xiàn)了那時(shí)已知的最遙遠(yuǎn)的天體，并保持這個(gè)紀(jì)錄將近十年。
1972年，瑪格麗特當(dāng)選美國(guó)科學(xué)院院士，她是美國(guó)科學(xué)院歷史上第一位女性天文學(xué)家院士。同年，她被任命為英國(guó)格林尼治天文臺(tái)臺(tái)長(zhǎng)。在這座久負(fù)盛名的天文臺(tái)300年的歷史上，她是首位女性臺(tái)長(zhǎng)。但在1974年，她因?yàn)楣ぷ魃系姆制珉x開(kāi)格林尼治天文臺(tái)，返回美國(guó)。1976年，瑪格麗特成為美國(guó)天文學(xué)會(huì)（AAS）首任女性主席。1979年至1988年，她擔(dān)任加州大學(xué)圣地亞哥分校天體物理和空間科學(xué)中心（CASS）首任主任。在此期間，她還于1983年擔(dān)任美國(guó)科學(xué)促進(jìn)會(huì)（AAAS）主席。在她的研究生涯中，她的最后一項(xiàng)重要工作是幫助開(kāi)發(fā)了哈勃太空望遠(yuǎn)鏡上的暗天體攝譜儀。依靠這臺(tái)設(shè)備，她領(lǐng)導(dǎo)的數(shù)據(jù)分析團(tuán)隊(duì)在一個(gè)星系的中心附近發(fā)現(xiàn)了一個(gè)超大質(zhì)量黑洞。
瑪格麗特外表優(yōu)雅而安靜，和她共事過(guò)的美國(guó)加州大學(xué)利克天文臺(tái)（Lick Observatory）臺(tái)長(zhǎng)喬·米勒（Joe Miller）曾經(jīng)在接受采訪(fǎng)時(shí)提到：“我太太經(jīng)常說(shuō)，如果伊麗莎白女王需要替身演員的話(huà)，瑪格麗特就可以擔(dān)任?！钡瑫r(shí)，米勒又說(shuō)：“在她的天鵝絨手套下是鋼鐵般的拳頭。她了解自己了解和相信什么，并且會(huì)堅(jiān)持自己的原則?！?/span>（It was the classic iron fist under her velvet glove. She knew what she knew and believed strongly, and she would stick to her principles.）
瑪格麗特的一生見(jiàn)證了女性在科學(xué)界爭(zhēng)取平等權(quán)利的過(guò)程。1945年，她申請(qǐng)卡內(nèi)基天文臺(tái)的博士后職位被拒絕，原因是這個(gè)職位需要在當(dāng)時(shí)只允許男性使用的威爾遜山天文臺(tái)工作。此后，她申請(qǐng)過(guò)威爾遜山天文臺(tái)的工作又再次因?yàn)樾詣e原因被拒。后來(lái)，經(jīng)過(guò)不懈的努力，她終于可以和丈夫一起在威爾遜山天文臺(tái)進(jìn)行觀測(cè)工作，但還是在食宿等方面被區(qū)別對(duì)待，并且只能擔(dān)任丈夫名義上的助手。即使大部分的觀測(cè)工作實(shí)際上是由她完成的。
與此同時(shí)，瑪格麗特也反對(duì)積極區(qū)別對(duì)待政策，她希望實(shí)現(xiàn)的是真正的男女平等。她曾拒絕了美國(guó)天文學(xué)會(huì)授予她的以著名女性天文學(xué)家安妮·坎農(nóng)（Annie Cannon）命名的安妮·坎農(nóng)獎(jiǎng)（Annie Cannon Prize），因?yàn)檫@個(gè)獎(jiǎng)項(xiàng)只授予女性天文學(xué)家。在她擔(dān)任美國(guó)天文學(xué)會(huì)主席期間，她積極說(shuō)服會(huì)員同意不在尚未批準(zhǔn)美國(guó)憲法平等權(quán)利修正案的州召開(kāi)會(huì)議。雖然這個(gè)提議當(dāng)時(shí)引起了不小的爭(zhēng)議，但最后還是涉險(xiǎn)通過(guò)。
CASS主任喬治·福勒（George Fuller）認(rèn)為，在20世紀(jì)天文學(xué)轉(zhuǎn)變成物理學(xué)的一個(gè)重要分支的過(guò)程中，瑪格麗特是其中的巨人之一。我們可以把福勒的這個(gè)評(píng)價(jià)放在一個(gè)更大的歷史背景中加以理解。今天，天文學(xué)的研究離不開(kāi)物理學(xué)的方法，但在一個(gè)世紀(jì)之前，天文學(xué)和物理學(xué)還涇渭分明。一個(gè)例子是，雖然2019年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)授予三位科學(xué)家以獎(jiǎng)勵(lì)他們?cè)谟钪鎸W(xué)和系外行星研究領(lǐng)域里的成就，但在一個(gè)世紀(jì)之前這幾乎是不可想象的事情。諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)評(píng)委會(huì)在很長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)都不把天文學(xué)視作授獎(jiǎng)的領(lǐng)域，因此在20世紀(jì)上半葉，只有1936年的諾貝爾獎(jiǎng)與“天上的事情”有關(guān)（維克托·赫斯發(fā)現(xiàn)宇宙輻射）。而從20世紀(jì)50年代開(kāi)始，以B2FH理論為代表的一批成果，標(biāo)志著科學(xué)家使用物理方法對(duì)天體進(jìn)行深入研究的成功。20世紀(jì)六七十年代，諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)評(píng)委會(huì)開(kāi)始對(duì)天體物理學(xué)和宇宙學(xué)給予更多的關(guān)注。這是天文學(xué)發(fā)展的一個(gè)黃金時(shí)期，也是瑪格麗特開(kāi)始研究星系和類(lèi)星體的時(shí)期。
瑪格麗特一生中獲得了眾多榮譽(yù)，包括美國(guó)天文學(xué)會(huì)的亨利·諾里斯·羅素講座（Henry Norris Russell Lectureship）和英國(guó)皇家天文學(xué)會(huì)的金質(zhì)獎(jiǎng)?wù)隆３饲懊嫣岬降穆毼煌?，她還是英國(guó)皇家學(xué)會(huì)會(huì)士和美國(guó)藝術(shù)與科學(xué)學(xué)院院士。第5490號(hào)小行星也以她的名字命名。
瑪格麗特從加州大學(xué)圣地亞哥分校退休后仍然和丈夫堅(jiān)持工作到本世紀(jì)初。在超過(guò)60年的職業(yè)生涯里，她的研究不斷向前推進(jìn)我們認(rèn)識(shí)宇宙的邊界?，敻覃愄厥冀K把自己當(dāng)作一名觀測(cè)天文學(xué)家。1994年，她曾經(jīng)在《天文學(xué)和天體物理學(xué)年度評(píng)論》（Annual Review of Astronomy and Astrophysics）上發(fā)表了一篇題為《星空守望者》（WATCHER OF THE SKIES）的自傳，回顧了自己（和丈夫）的天文學(xué)研究歷程，并特別提醒年輕一代的天文學(xué)家們，在沒(méi)有先進(jìn)設(shè)備的時(shí)代里如何開(kāi)展天文學(xué)觀測(cè)。正如厄里所說(shuō)，瑪格麗特作為一位先驅(qū)，對(duì)后來(lái)人影響巨大。
這位星空守望者，這位同行眼中的星空的一員，將與繁星同在。
