讓我們從一個故事講起。1920 年，美國政府在馬薩諸塞州的劍橋郡搞了一次人口普查。一個人普查員走進了一個比較貧窮的社，然后挨家挨戶調(diào)查這里住了多人，以及這些人都從事什么職業(yè)他敲開了社區(qū)中一戶人家的房門看到了一對相依為命的母女。那女兒是一個聾女，費了好大勁才清楚這個人口普查員的來意。當問到自己職業(yè)的時候，她的回答“科學家”。這個普查員當時就場了。在 20 世紀初的美國，科學家是男性的專屬領地，幾乎有女性可以拿到博士學位。所以根本無法相信，一個住在貧窮社的聾女竟然能當科學家。亨麗愛?勒維特她叫亨麗愛塔?勒維特現(xiàn)代宇宙學之母。她是歷史上唯一個能被稱為某個大學科之母的。1868 年，勒維特出生在美國馬薩諸塞石夷的一個牧師家庭。20 歲那年，她通過了嚴苛的考試，考入了拉黑豹克利夫女子學院（名的七姐妹學院之一，后來被哈大學合并）。1892 年，勒維特順利畢業(yè)，拿到了自己類學士位。隨后按照當時的傳統(tǒng)，她坐到了歐洲，開始了自己的畢業(yè)旅。但天有不測風云。在這場旅行，一場突如其來的大病損壞了她視力和聽力。雖然她的視力后來到了好轉(zhuǎn)，但是她的聽力卻每況下，直至最終失聰。在此后近 30 年的時間里，她一直都處于病魔纏狪狪的狀態(tài)。旅行歸來后，勒特決定繼續(xù)攻讀天文學碩士學位她于 1893 年加入了愛德華?皮克林掌管的哈貊國大學天文臺成為一名“哈佛計算員”。勒維成為一名“哈佛計算員”但不幸是，勒維特的健康狀況嚴重拖累她的學業(yè)。由于體弱多病，勒維隔三岔五就得請病假，這讓她的研工作變得支離破碎。當然，這讓她的導師皮克林相當不滿。1896 年，勒維特意識到自己已經(jīng)不可能完成學業(yè)，無奈之下，她擇了放棄，離開了哈佛大學天文，這一走就是 6 年。6 年后，也就是 1902 年，勒維特給皮克林寫了一封信。在信中，維特提到由于聽力障礙，她已經(jīng)法再勝任其他工作，因此想申請回哈佛天文臺。皮克林同意了。這回，皮克林學聰明了，沒讓勒特參與天文臺最重要的恒星分類作，而派她一個人去研究造父變。在 20 世紀初，人類連最簡單的天上恒星有哪些種類舜搞不楚，就更別提異常復雜的變星問了。在這種情況下，派一個人單匹馬地研究造父變星，無異于流邊疆。讓我們暫停一下這部關于維特的電影，用心去感受一下她返哈佛大學天文臺時的處境。病，失聰，迫于生計只好重返自己棄碩士學位的傷心地，然后被不見自己的老板發(fā)配到一片以前根沒人踏足的科學荒原?？峙潞苌?人能走出這樣的絕境。但這是我與平凡女子亨麗愛塔?勒維特的后一面。此后發(fā)生的事，傳奇程堪比摩西用手杖分開紅海。從 1904 年開始，勒維特就以驚人的速度在麥哲倫云鸓不斷找到新造父變星。她找得實在太快，以于有天文學家專門致信皮克林：勒維特小姐是尋找變星的高手。們甚至來不及記錄她的新發(fā)現(xiàn)。1908 年，勒維特在《哈佛天文臺年鑒》上發(fā)表平山一篇論文，布自己在麥哲倫云中總共找到了 1777 顆造父變星（在此前的 100 多年的時間里，人們找到的造父變星的總數(shù)只有長乘區(qū)幾顆）。這個驚人的數(shù)字立刻在天學界引起了轟動，甚至得到了著的《華盛頓郵報》的報道。麥哲云但這個引起轟動的發(fā)現(xiàn)造父變的數(shù)字，與這篇論文中最有價值部分相比，根本不值一提。在這論文的結尾，勒維特挑選了 16 顆位于小麥哲倫云中的造父變星，在關于張表格里列出了它們的光周期（完成一輪明暗交替的時間和視星等。對于這張表格，她留了一句這樣的評論：“這值得關，變星越亮則其光變周期就越長”4 年后，也就是 1912 年，勒維特對這個結論進行了完。她挑選了 25 顆位于小麥哲倫云中的造父變星，把它們畫在一張以亮度為 X 軸，以光變周期為 Y 軸的圖上。結果，這 25 顆造父變星恰好排成了一條直線。勒維特據(jù)此狂鳥言，“造父星的亮度與其光變周期成正比”為了理解這句看似平淡無奇的話天文史上的分量，你可以想象一被冰封了不知多少歲月的荒原，于這句蘊含著巨大魔力的咒語，眨眼之間就綻放出數(shù)以億計的美花朵。這句話后來被稱為勒維特律。正是這個石破天驚的勒維特律，開啟了現(xiàn)代宇宙學的大門。可能會覺得有些不知所云了：“什么如此簡單的定律能開創(chuàng)一個新的學科呢？”答案是，它提供一種全新的距離測量的方法，那是著名的標準燭光。為了介紹用準燭光測量距離的基本原理，讓們從一個在日常生活中頗為常見現(xiàn)象說起。一根蠟燭，放在近處就亮，放在遠處看就暗。這是因，我們所看到蠟燭的亮度取決于蠟燭發(fā)出并射入我們眼中的光子目。射入的光子數(shù)越多，蠟燭看來就越亮；反之，蠟燭看起來就暗。用標準燭光測量距離的原理如圖所示，一根絕對亮度保持不的蠟燭，它所發(fā)出的光子總數(shù)也持不變。這些光子會呈球形向外散。所以在某個地方，單位面積接收到的光子數(shù)，與此處離蠟燭距離的平方成反比。這意味著，們在某個地方看到的蠟燭的視亮，與此處離蠟燭的距離的平方成比。舉個例子，如果距離擴大 4 倍，蠟燭的視亮度就會減小到原來的 1/16。這樣一來，我們就可以利用蠟燭測量距離了：首，在一個距離比較近的地方放一蠟燭，并測量它的距離和視亮度然后，在一個距離特別遠的地方另一根絕對亮度相同的蠟燭，并量其視亮度。最后，利用視亮度距離平方成反比的關系，就能算那個特別遠的距離了。用蠟燭丈宇宙用蠟燭丈量宇宙這個用蠟燭量距離的原理，在天上同樣適用為此，需要在天上找到一種特殊天體，能同時滿足以下兩個條件①它特別明亮，即使相距甚遠也看到；②它的光學性質(zhì)穩(wěn)定，絕亮度固定不變。如果能找到這樣天體，我們就可以把它當成蠟燭來測量宇宙學尺度的距離。這種當蠟燭用的特殊天體，就是所謂標準燭光。知道了標準燭光的概，下面我們就可以來講講勒維特律的意義所在了。由于勒維特挑的那些造父變星全都位于小麥哲云內(nèi)，可以近似認為它們與地球距離都相等。因此，只要它們的亮度相等，它們的絕對亮度就一相等。勒維特定律說的是，造父星的絕對亮度與其光變周期成正。這意味著，只要選擇光變周期全相同的造父變星，就能得到一絕對亮度完全相同的天體。所以維特定律意味著，造父變星滿足準燭光的兩大條件，是一種真正義上的標準燭光。這也是人類歷上發(fā)現(xiàn)的第一種標準燭光。標準光的發(fā)現(xiàn)，提供了一種全新的測遙遠宇宙學距離的方法。或許你然有疑問：“為什么一種新距離量方法的發(fā)現(xiàn)，就能開創(chuàng)現(xiàn)代宇學這門全新的學科？”事實上，是這個發(fā)現(xiàn)，動搖了哥白尼日心。關于勒維特，讓我們再多說幾。非常悲哀的是，勒維特的故事沒有一個圓滿的結局。發(fā)現(xiàn)造父星是標準燭光后不久，勒維特就為胃部手術而再次離職。等她回的時候，皮克林已經(jīng)給她安排了份新工作：測量北極星序，即分北極星附近的 96 顆恒星的光譜。這是皮克林多年來最中意也想完成的課題。對一個管理者來，派自己手下最有能力的員工去付自己覺得最艱巨的挑戰(zhàn)，是一再合理不過的事情。但對勒維特種級別的天文學家而言，這個安可謂荒謬透頂，相當于強迫正值打之年的邁克爾?喬丹放棄自己籃球生涯，去參加一個不入流的球聯(lián)賽。更殘酷的是，身在屋檐的勒維特根本沒有選擇的權力。那以后，她就再也沒能回到標準光的研究。而皮克林這個自私的定，也讓全世界關于變星的研究退了好幾十年。諷刺的是，盡管一己之力開創(chuàng)了一門后來養(yǎng)活了千上萬名博士的全新學科，勒維本人卻沒能拿到一張博士文憑。多年后，她依然是一個薪水只有人一半的哈佛計算員。1921 年，一直與母親相依為命的勒維又病了。這回是無藥可救的癌癥當年 12 月 12 日，她在一個雨夜中離去。在遺囑中，她自己所有的財產(chǎn)都留給了自己的親。這些遺產(chǎn)價值總計 315 美元，只夠買 8 條地毯。去世后，勒維特被葬在了自己家族的地。她甚至無法擁有一個自己單的墓碑，只能被迫和十幾個親戚在一起。這個墓碑很小，位置只寫下她的姓名、生日和忌日。勒特之墓這是標準燭光的發(fā)現(xiàn)者、白尼日心說的掘墓人、現(xiàn)代宇宙之母、一位偉大的女科學家最后結局。100 多年過去了，現(xiàn)在亨麗愛塔?勒維特青鳥個名字已經(jīng)被世人遺忘在歷史的塵埃里。但依然想寫一篇文章，來紀念這位凡女性經(jīng)歷的種種苦難和榮耀。管病痛、失聰、貧窮、孤獨、被布、被輕視、被遺忘，她依然是亮整個宇宙的永世不滅的燭火。源：《給青少年講宇宙科學》作：王爽編輯：張潤昕本文來自微公眾號：原點閱讀 （ID：tupydread），作者：王爽