2022年03月09日 10:38
【科學快訊】
本文經授權轉載自公眾號「科研圈」（ID： keyanquan）
一個多世紀以前，一群被稱為「哈佛計算機」的女性改變了我們對宇宙的理解。如今，志願者將她們的發現重新呈現到了我們的面前。
撰文|Nathaniel Scharping
翻譯|李姍珊
編輯|魏瀟
100 多年前，美國哈佛大學的天文學家 Edward Charles Pickering 決定「拍下」整個夜空的照片，或者說，用成千上萬張通過望遠鏡記錄下的碎片組成一個夜空的完整圖景。如今，這些照片正封存在哈佛大學天文台成千上萬的玻璃底片下，這是我們對於宇宙最早的詳盡記錄。盡管全天星圖的點子最初由 Pickering 提出，這項艱巨任務主要是由一群被稱為「哈佛計算機」的女性完成的。在矽芯片和電路組成的計算機出現之前，物理及天文學領域的科學家們處理複雜的計算任務時，一般靠手。
「那時需要靠人去檢查包含著數千個恒星的底片，對底片上每一個恒星進行標記，」哈佛-史密森學會天體物理學中心（Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics）的首席圖書管理員 Daina Bouquin 說道。「分析並創造出了首個全天星圖的，是一群默默工作了數十年的女性。」
「隱藏人物」的曆史
就像電影《隱藏人物》（Hidden Figures）中的偉大女性，「哈佛計算機」們保持著同樣神秘的身份，也做出了同樣耀眼的功績。以 Henrietta Swan Leavitt 和 Annie Jump Cannon 為代表的女性們一起，首次完成了對恒星運動軌跡及亮度的精確觀測。這些數據構建了如今人們對宇宙基礎結構的理解。
「在 18 世紀末到 19 世紀初，天文學經曆了一次巨大的變革，」 Bouquin 說道。「我們的任務從對宇宙進行記錄和描述，轉移到了去理解和討論宇宙的物理學原理。」 Bouquin 如今領導著 PHaEDRA 計劃。這項計劃的目標是將「哈佛計算機」數年的工作成果轉化為電子數據。但這些記錄對於研究者而言過於龐大，因此，項目雇用了上千名志願者對這些天文學觀測進行梳理分析。不論你在世界的哪個角落都可以，只要擁有一台電腦就能參與這項研究。
志願者們的任務是將記事本上年久晦澀的記錄添加到 NASA 的線上檔案館中。今天的科學家們仍在探尋這些曆史記錄中的問題。「哈佛計算機」開啟的工作，直到今天仍在延續。
宇宙的化石記錄
盡管天文學家們對於恒星、行星和星系的了解已經逐漸加深，但人類仍對許多領域一無所知。宇宙仍在緩慢演變，因此，百年前的星空記錄能為今天的天文學家們提供觀察對比。Bouquin 表示，「就像是你准備進行考古研究，但手頭還沒有一塊化石記錄。這些對比依據就是你需要的化石記錄。」
目前，「哈佛計算機」的工作成果還緊鎖在哈佛大學天文台保存的數千本筆記裏。這些筆記集數十年工作之大成，中記滿了對每一張玻璃底片的測量結果和詳細標注，標示出了每一個恒星的位置、運動以及性質。PHaEDRA 計劃希望將這些記錄轉換為可檢索的電子數據，推動未來的天文學研究。
而公民科學家們正在助力 PHaEDRA，為天文學家們將這些手寫筆記轉化為一個多世紀前的夜空記錄。這項工作非常重要。這是因為我們對於宇宙的理解大多來自對於恒星運動軌跡的觀察。對天文學家來說，得到的記錄越古老，能學到的東西越多。
繪制恒星地圖
Bouquin 表示，目前該計劃已完成近半。項目組已將部分數據上傳至 NASA 天體物理學數據系統（Astrophysics Data System）——一個由天文學家創建，所有的科學家都能夠使用的大型數據庫。
除了增進我們的宇宙知識，這個項目還提醒了人們，女性在天文學領域的貢獻時常被忽視。Henrietta Swan Leavitt 是「哈佛計算機」中的一員，她在研究其他項目之外，還研究了一系列亮度隨著時間發生變化的恒星。她的工作啟發了「宇宙距離階梯（cosmic distance ladder）」項目的提出。這是一項針對遙遠星體的測量方法。她的發現最終幫助我們揭示了宇宙年齡，即便在今天，這項發現對於我們觀測天體距離也具有參考意義。
而另外一位「哈佛計算機」 的成員 Cecilia Payne-Gaposchkin 研究了恒星的光譜——即恒星發射出的光波波長。她的觀察幫助天文學家們認識到恒星多是由氫、氦組成的。在此之前，天文學家們通常認為恒星的構成與地球一致。
「她們中的不少人完成了非常優秀的工作，」 Bouquin 說道。「將她們的功績抹去是不對的。」與這些「哈佛計算機」的觀察記錄一並幾乎被人們遺忘的，是曆史中一閃而過的痕跡。志願者們在古舊的筆記本邊角發現了不少插畫、筆記、明信片，它們都是這些優秀女性曾真實存在的證明。Bouquin 表示，PHaeDRA 項目的志願者懂得如何剔除這些私人信息，讓我們了解哈佛計算機們客觀的工作成就。
如果沒有現代公民科學家們的努力，這些女性天文學先驅們的寶貴工作成果或許將永遠遺失在曆史長河中。隨著曆史記錄被一頁又一頁地複原，這些為天文學充當「計算機」的女性和她們的發現，重新回到了人們面前。
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