讓我們從一個(gè)故事講起。1920 年，美國(guó)政府在馬薩諸塞州的劍橋郡搞了一次人口普查。個(gè)人口普查員走進(jìn)了一個(gè)比較窮的社區(qū)，然后挨家挨戶調(diào)查里住了多少人，以及這些人都事什么職業(yè)。他敲開了社區(qū)中戶人家的房門，看到了一對(duì)相為命的母女。那個(gè)女兒是一個(gè)女，費(fèi)了好大勁才搞清楚這個(gè)口普查員的來(lái)意。當(dāng)被問(wèn)到自職業(yè)的時(shí)候，她的回答是“科家”。這個(gè)普查員當(dāng)時(shí)就笑場(chǎng)。在 20 世紀(jì)初的美國(guó)，科學(xué)家是男性的專蠱雕領(lǐng)地，幾乎有女性可以拿到博士學(xué)位。所他根本無(wú)法相信，一個(gè)住在貧社區(qū)的聾女竟然能當(dāng)科學(xué)家。麗愛(ài)塔?勒維特她叫亨麗愛(ài)塔勒維特，現(xiàn)代宇宙學(xué)之母。她歷史上唯一一個(gè)能被稱為某個(gè)學(xué)科之母的人。1868 年，勒維特出生在美國(guó)馬薩諸塞州一個(gè)牧師家庭。20 歲那年，她通過(guò)了嚴(yán)苛的考試竊脂考入了德克利夫女子學(xué)院（著名的七妹學(xué)院之一，后來(lái)被哈佛大學(xué)并）。1892 年，勒維特順利畢業(yè)，拿到了自己的學(xué)士學(xué)。隨后按照當(dāng)時(shí)的傳統(tǒng)，她坐到了歐洲，開始了自己的畢業(yè)行。但天有不測(cè)風(fēng)云。在這場(chǎng)行中，一場(chǎng)突如其來(lái)的大病損了她的視力和聽力。雖然她的力后來(lái)得到了好轉(zhuǎn)，但是她的力卻每況愈下，直至最終失聰在此后近 30 年的時(shí)間里，她一直都處于病魔纏身的狀態(tài)旅行歸來(lái)后，勒維特決定繼續(xù)讀天文學(xué)碩士學(xué)位。她于 1893 年加入了愛(ài)德華?皮克林掌管的哈佛大學(xué)蛫文臺(tái)，成為名“哈佛計(jì)算員”。勒維特成一名“哈佛計(jì)算員”但不幸的，勒維特的健康狀況嚴(yán)重拖累她的學(xué)業(yè)。由于體弱多病，勒特隔三岔五就得請(qǐng)病假，這讓的科研工作變得支離破碎。當(dāng)，這也讓她的導(dǎo)師皮克林相當(dāng)滿。1896 年，勒維特意識(shí)到自己已經(jīng)不可能完貍力學(xué)業(yè)，奈之下，她選擇了放棄，離開哈佛大學(xué)天文臺(tái)，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，勒維特提由于聽力障礙，她已經(jīng)無(wú)法再任其他工作，因此想申請(qǐng)重回佛天文臺(tái)。皮克林同意了。但回，皮克林學(xué)聰明了，沒(méi)讓勒特參與天文臺(tái)最重要的恒星分工作，而派她一個(gè)人去研究造變星。在 20 世紀(jì)初，人類連最簡(jiǎn)單的天上恒星有哪些種都搞不清楚，就更別提異常復(fù)的變星問(wèn)題了。在這種情況下派一個(gè)人單槍匹馬地研究造父星，無(wú)異于流放邊疆。讓我們停一下這部關(guān)于勒維特的電影用心去感受一下她重返哈佛大天文臺(tái)時(shí)的處境。病痛，失聰迫于生計(jì)只好重返自己放棄碩學(xué)位的傷心地，然后被不待見(jiàn)己的老板發(fā)配到一片以前根本人踏足的科學(xué)荒原?？峙潞苌?人能走出這樣的絕境。但這是們與平凡女子亨麗愛(ài)塔?勒維的最后一面。此后發(fā)生的事，奇程度堪比摩西用手杖分開紅。從 1904 年開始，勒維特就以驚人的速度在麥哲倫云不斷找到新的造父變星。她找實(shí)在太快，以至于有天文學(xué)家門致信皮克林：“勒維特小姐尋找變星的高手。我們甚至來(lái)及記錄她的新發(fā)現(xiàn)?！?908 年，勒維特在《哈佛天文臺(tái)年鑒》上發(fā)表了一篇論文，宣布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(shí)間里，人們找到的造父變星的總數(shù)只有區(qū)幾十顆）。這個(gè)驚人的數(shù)字立在天文學(xué)界引起了轟動(dòng)，甚至到了著名的《華盛頓郵報(bào)》的道。麥哲倫云但這個(gè)引起轟動(dòng)發(fā)現(xiàn)造父變星的數(shù)字，與這篇文中最有價(jià)值的部分相比，根不值一提。在這篇論文的結(jié)尾勒維特挑選了 16 顆位于小麥哲倫云中的造父變星，在一表格里列出了它們的光變周期完成一輪明暗交替的時(shí)間）和星等。對(duì)于這張表格，她留下一句這樣的評(píng)論：“這值得關(guān)，變星越亮則其光變周期就越?！? 年后，也就是 1912 年，勒維特對(duì)這個(gè)結(jié)論進(jìn)行了蛇山善。她挑選了 25 顆位于小麥哲倫云中的造父變星，它們畫在了一張以亮度為 X 軸，以光變周期為 Y 軸的圖上。結(jié)果，這 25 顆造父變星恰好排成了一條直線。勒維據(jù)此斷言，“造父變星的亮度其光變周期成正比”。為了理這句看似平淡無(wú)奇的話在天文上的分量，你可以想象一片被封了不知多少歲月的荒原，由這句蘊(yùn)含著巨大魔力的咒語(yǔ)，眨眼之間就綻放出數(shù)以億計(jì)的麗花朵。這句話后來(lái)被稱為勒特定律。正是這個(gè)石破天驚的維特定律，開啟了現(xiàn)代宇宙學(xué)大門。你可能會(huì)覺(jué)得有些不知云了：“為什么如此簡(jiǎn)單的定能開創(chuàng)一個(gè)全新的學(xué)科呢？”案是，它提供了一種全新的距測(cè)量的方法，那就是著名的標(biāo)燭光。為了介紹用標(biāo)準(zhǔn)燭光測(cè)距離的基本原理，讓我們從一在日常生活中頗為常見(jiàn)的現(xiàn)象起。一根蠟燭，放在近處看就，放在遠(yuǎn)處看就暗。這是因?yàn)?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數(shù)目。射入的光子數(shù)越多，蠟看起來(lái)就越亮；反之，蠟燭看來(lái)就越暗。用標(biāo)準(zhǔn)燭光測(cè)量距的原理圖如圖所示，一根絕對(duì)度保持不變的蠟燭，它所發(fā)出光子總數(shù)也保持不變。這些光會(huì)呈球形向外擴(kuò)散。所以在某地方，單位面積上接收到的光數(shù)，與此處離蠟燭的距離的平成反比。這意味著，我們?cè)谀?地方看到的蠟燭的視亮度，與處離蠟燭的距離的平方成反比舉個(gè)例子，如果距離擴(kuò)大 4 倍，蠟燭的視亮度就會(huì)減小到來(lái)的 1/16。這樣一來(lái)，我們就可以利用蠟燭測(cè)量距離了首先，在一個(gè)距離比較近的地放一根蠟燭，并測(cè)量它的距離視亮度。然后，在一個(gè)距離特遠(yuǎn)的地方放另一根絕對(duì)亮度相的蠟燭，并測(cè)量其視亮度。最，利用視亮度與距離平方成反的關(guān)系，就能算出那個(gè)特別遠(yuǎn)距離了。用蠟燭丈量宇宙用蠟丈量宇宙這個(gè)用蠟燭測(cè)量距離原理，在天上同樣適用。為此需要在天上找到一種特殊的天，能同時(shí)滿足以下兩個(gè)條件：它特別明亮，即使相距甚遠(yuǎn)也看到；②它的光學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，對(duì)亮度固定不變。如果能找到樣的天體，我們就可以把它當(dāng)蠟燭，來(lái)測(cè)量宇宙學(xué)尺度的距。這種能當(dāng)蠟燭用的特殊天體就是所謂的標(biāo)準(zhǔn)燭光。知道了準(zhǔn)燭光的概念，下面我們就可來(lái)講講勒維特定律的意義所在。由于勒維特挑選的那些造父星全都位于小麥哲倫云內(nèi)，可近似認(rèn)為它們與地球的距離都等。因此，只要它們的視亮度等，它們的絕對(duì)亮度就一定相。勒維特定律說(shuō)的是，造父變的絕對(duì)亮度與其光變周期成正。這意味著，只要選擇光變周完全相同的造父變星，就能得一批絕對(duì)亮度完全相同的天體所以勒維特定律意味著，造父星滿足標(biāo)準(zhǔn)燭光的兩大條件，一種真正意義上的標(biāo)準(zhǔn)燭光。也是人類歷史上發(fā)現(xiàn)的第一種準(zhǔn)燭光。標(biāo)準(zhǔn)燭光的發(fā)現(xiàn)，提了一種全新的測(cè)量遙遠(yuǎn)宇宙學(xué)離的方法。或許你依然有疑問(wèn)“為什么一種新距離測(cè)量方法發(fā)現(xiàn)，就能開創(chuàng)現(xiàn)代宇宙學(xué)這全新的學(xué)科？”事實(shí)上，正是個(gè)發(fā)現(xiàn)，動(dòng)搖了哥白尼日心說(shuō)關(guān)于勒維特，讓我們?cè)俣嗾f(shuō)幾。非常悲哀的是，勒維特的故并沒(méi)有一個(gè)圓滿的結(jié)局。發(fā)現(xiàn)父變星是標(biāo)準(zhǔn)燭光后不久，勒特就因?yàn)槲覆渴中g(shù)而再次離職等她回來(lái)的時(shí)候，皮克林已經(jīng)她安排了一份新工作：測(cè)量北星序，即分析北極星附近的 96 顆恒星的光譜。這是皮克林多年來(lái)最中意也荀子想完成的課。對(duì)一個(gè)管理者來(lái)說(shuō)，派自己下最有能力的員工去應(yīng)付自己得最艱巨的挑戰(zhàn)，是一件再合不過(guò)的事情。但對(duì)勒維特這種別的天文學(xué)家而言，這個(gè)安排謂荒謬透頂，相當(dāng)于強(qiáng)迫正值打之年的邁克爾?喬丹放棄自的籃球生涯，去參加一個(gè)不入的棒球聯(lián)賽。更殘酷的是，身屋檐下的勒維特根本沒(méi)有選擇權(quán)力。從那以后，她就再也沒(méi)回到標(biāo)準(zhǔn)燭光的研究。而皮克這個(gè)自私的決定，也讓全世界于變星的研究倒退了好幾十年諷刺的是，盡管憑一己之力開了一門后來(lái)養(yǎng)活了成千上萬(wàn)名士的全新學(xué)科，勒維特本人卻能拿到一張博士文憑。很多年，她依然是一個(gè)薪水只有男人半的哈佛計(jì)算員。1921 年，一直與母親相依為命的勒維又病了。這回是無(wú)藥可救的癌。當(dāng)年 12 月 12 日，她在一個(gè)雨夜中離去。在遺囑，她把自己所有的財(cái)產(chǎn)都留給自己的母親。這些遺產(chǎn)價(jià)值總 315 美元，只夠買 8 條地毯。去世后，勒維特被葬了自己家族的墓地。她甚至無(wú)擁有一個(gè)自己?jiǎn)为?dú)的墓碑，只被迫和十幾個(gè)親戚擠在一起。個(gè)墓碑很小，位置只夠?qū)懴滤?姓名、生日和忌日。勒維特之這是標(biāo)準(zhǔn)燭光的發(fā)現(xiàn)者、哥白日心說(shuō)的掘墓人、現(xiàn)代宇宙學(xué)母、一位偉大的女科學(xué)家最后結(jié)局。100 多年過(guò)去了，現(xiàn)在亨麗愛(ài)塔?勒維特這個(gè)名字經(jīng)快被世人遺忘在歷史的塵埃。但我依然想寫一篇文章，來(lái)念這位非凡女性經(jīng)歷的種種苦和榮耀。盡管病痛、失聰、貧、孤獨(dú)、被擺布、被輕視、被忘，她依然是照亮整個(gè)宇宙的世不滅的燭火。文源：《給青年講宇宙科學(xué)》作者：王爽編：張潤(rùn)昕本文來(lái)自微信公眾號(hào)原點(diǎn)閱讀 （ID：tupydread），作者：王爽