誰是歷史上第一位職業女科學家?
2019年08月23日09:53

  卡羅琳·赫歇爾是一位真正的天文學家,絕不僅是哥哥盛名之下的一位助手而已。

  人類進行科學研究雖然有數千年的歷史,但在大部分時間里,科學研究只是很多人的“業餘愛好”,而不能成為謀生的手段。當人們可以從科學研究中領取穩定的報酬並以科學研究為生後,做科學才成為一個“職業”。事實上,直到17世紀,英國人羅伯特·胡克(Robert Hooke)才因為在英國皇家學會獲得了一個職位而成為西方第一位職業科學家。

  女性科學家的職業化要更晚一些。儘管希帕蒂婭(Hypatia)早在公元3世紀時就在埃及進行數學和天文學研究,但到了18世紀,同樣是在英國,在天文學這樣一個有著悠久歷史的學科中,才出現了歷史上第一位以天文研究為職業的女科學家,她的名字叫卡羅琳·赫歇爾(Caroline Lucretia Herschel)*。

卡羅琳·赫歇爾的剪影 | 牛津大學科學史博物館,引自參考資料[1]
卡羅琳·赫歇爾的剪影 | 牛津大學科學史博物館,引自參考資料[1]

  提起赫歇爾,很多人第一個想到的是威廉·赫歇爾(William Herschel),正是他發現了天王星。卡羅琳·赫歇爾是她的妹妹,同樣是一位天文學家。雖然成就沒有哥哥那麼傑出,但是在那個時代里,她無論是作為威廉·赫歇爾的助手,還是獨立進行天文學研究,都取得了傑出的成就,足以成為此後女性科學家的榜樣。

威廉·赫歇爾| 維基百科
威廉·赫歇爾| 維基百科

  從音樂到天文

  1750年3月16日,卡羅琳出生於德國漢諾威。她是家中的第八個孩子,也是第四個女孩。她的父親伊薩克·赫歇爾(Isaac Herschel)是一位音樂家,鼓勵子女接受教育,但是她的母親不希望她接受教育,而是認為她應該在家裡做家務。家中的姐妹里只有她和姐姐索菲亞長大成人。索菲亞16歲時嫁人,當時卡羅琳5歲,此時她就要開始承擔家務活。

  10歲的時候,卡羅琳患上了斑疹傷寒。這對她的身體發育造成了巨大的傷害,使她在長到1.3米之後身高再也不能增加,同時這個疾病還使她的左眼視力很差。家裡認為她嫁不出去了,長大之後只能當一名女仆。在父親去世後,卡羅琳在家中的境況更加糟糕。

  為了幫助卡羅琳擺脫不利的境地,她的哥哥們決定把她接到英國,當時她的三個哥哥雅各布、威廉和亞曆山大都住在英國巴斯。1772年8月16日,卡羅琳離開漢諾威前往英國。在前往英國的路上,卡羅琳通過觀察星座第一次知道了天文學。

  初到英國之時,卡羅琳本打算以音樂謀生,這是因為那時威廉正從事音樂方面的工作。威廉來到英國後以音樂起家,在音樂界逐漸聲名鵲起,還成為一個樂團的指揮。所以,卡羅琳平日裡除了照顧威廉的起居,也開始學習歌唱和舞蹈,還在威廉擔任指揮的音樂會上演唱。

  但是,威廉卻逐漸對天文學產生了濃厚的興趣,並逐步轉向天文學研究。特別是在18世紀70年代製作了自己的第一架望遠鏡之後,威廉的這種興趣更是一發不可收拾。雖然卡羅琳很想成為一名歌唱家,但同樣是受到威廉的影響,她也逐漸接觸天文學,成為威廉的助手。1781年3月13日,威廉發現了天王星,一夜之間家喻戶曉,英國國王喬治三世(George III)給予他每年200英鎊的津貼。1782年,兄妹倆進行了最後一次表演,此後就把所有的精力都投入到天文學研究中。

  兄妹倆的星空

  對卡羅琳來說,跟隨哥哥全身心投入天文學的初期經曆並不愉快。除了無法繼續歌唱生涯外,另一個原因是由於威廉要為英國皇室服務,兄妹倆不得不從巴斯搬到了溫莎城堡附近的一座叫達切特(Datchet)的小鎮上,以便隨時接受皇室的召見。卡羅琳很懷念巴斯濃鬱的文化氛圍,而達切特不僅是個閉塞的小鎮,他倆租住的房子的條件也非常一般。

工作中的威廉·赫歇爾與負責照顧他起居的卡羅琳·赫歇爾 | 維基百科
工作中的威廉·赫歇爾與負責照顧他起居的卡羅琳·赫歇爾 | 維基百科

  不過經曆一段時間的適應之後,卡羅琳迅速成為一名優秀的助手。她協助威廉開展研究,並且完成記錄的工作。威廉對當時的望遠鏡很不滿意,於是買來鏡片自製望遠鏡,而在這個過程中,卡羅琳花費了很多時間來打磨鏡片和安裝望遠鏡。她還幫助威廉抄寫借來的天文學資料,整理威廉的天文觀測記錄。卡羅琳還幫助威廉進行觀測。她使用望遠鏡巡天,細緻地對星空進行觀察,尋找值得研究的天體。這樣的工作很枯燥,卡羅琳在開始的時候也有些厭煩,不過卻漸漸愛上了這份工作。

  在兄妹倆告別音樂、投身天文研究之初,卡羅琳除了作為威廉的助手外,就開始自己的研究。1783年1月,卡羅琳完成了自己的首個發現,她發現了一個在梅西耶星表(Messier catalogue)中未被記錄的星雲。1786年4月,兄妹倆從達切特搬到了小鎮斯勞(Slough),繼續進行天文學研究,威廉也在那裡度過了餘生的歲月。

卡羅琳曾經使用過的望遠鏡,現藏於德國漢諾威歷史博物館 | 參考資料[1]
卡羅琳曾經使用過的望遠鏡,現藏於德國漢諾威歷史博物館 | 參考資料[1]

  在那個時代,星雲是天文學家研究的重點。威廉在尋找星雲的過程中,無法兼顧觀測和記錄,因此需要卡羅琳的協助。他倆分工合作,威廉負責觀測,再把觀測結果大聲告訴坐在屋子裡靠近窗邊的卡羅琳,然後由卡羅琳記錄下來。為了便於記錄,卡羅琳還自己創立了一個星表,然後再把結果整理出來。

  彗星獵手

  在選擇研究方向時,威廉建議卡羅琳搜尋彗星,這在當時是一個很大膽的建議。因為在很長時間里,人們所知的彗星只是碰巧看見而已,直到法國天文學家查爾斯·梅西耶(Charles Messier)在1757年年中開始尋找預期中將會回歸的哈雷彗星,天文學家才第一次真正有意地去尋找彗星。1783年夏天,威廉為卡羅琳製作了一台用於搜尋彗星的望遠鏡,而卡羅琳對天文學的一項重要貢獻正是對彗星的觀測。

  卡羅琳一生共發現了8顆彗星,都是在從1786年到1797年這段期間完成的。事實上,直到1987年,卡羅琳都是發現彗星最多的女性,直到這一年卡洛琳·舒梅克(Carolyn Shoemaker)超越了她。舒梅克發現的第9顆彗星就是那顆著名的撞向木星的舒梅克-列維彗星。

  卡羅琳把觀測彗星的數據記在一個本子上,本子的第一頁上寫著“我把這叫做我的彗星賬單和收據”(This is what I call the Bills and Receipts of my Comets)。她第一次發現彗星是在1786年8月1日。當晚威廉並不在英國,而是在德國哥廷根,他要把製作好的望遠鏡送過去。後來,威廉在溫莎城堡向英國皇室宣佈了這個消息,並把這顆彗星稱作“我妹妹的彗星”(My Sister‘s Comet)。

  1788年12月21日,卡羅琳又一次發現了彗星,這是她發現的第2顆彗星。1939年7月28日,天文學家羅傑·利格萊(Roger Rigollet)又找到了她發現的這顆彗星。隨後,天文學家根據彗星的軌道確認,二人發現的是同一顆彗星,因此以二人的名字共同命名,叫做赫歇爾-利格萊彗星(35P/Herschel–Rigollet)。這顆彗星的週期是155年。

卡羅琳發現赫歇爾-利格萊彗星的記錄 | 英國皇家天文學會,引自參考資料[1]
卡羅琳發現赫歇爾-利格萊彗星的記錄 | 英國皇家天文學會,引自參考資料[1]

  1790年1月7日和4月17日,她又分別發現一顆彗星,並把這兩個發現報告給了約瑟夫·班克斯爵士(Sir Joseph Banks)。發現這4顆彗星,她使用的都是威廉在1783年為她製作的望遠鏡。

  從1791年開始,卡羅琳開始使用一台9英吋望遠鏡尋找彗星。1791年12月、1793年10月和1795年11月,她先後發現了3顆彗星,雖然1793年的那次發現實際上要稍晚於梅西耶的觀測。1797年8月14日,她第8次發現彗星,也是最後一次。發現這顆彗星後,為了避免信使或郵差傳遞消息的延誤,當晚她只睡了一個小時,然後就騎馬從斯勞趕到格林威治向時任皇家天文學家內維爾·馬斯基林(Nevil Maskelyne)報告了這個消息。

威廉·赫歇爾分別於1783年和1791年為卡羅琳·赫歇爾製作的用於搜尋彗星的望遠鏡 | 參考資料[2]
威廉·赫歇爾分別於1783年和1791年為卡羅琳·赫歇爾製作的用於搜尋彗星的望遠鏡 | 參考資料[2]

  在卡羅琳尋找彗星的這段時間里,發生了一件使她載入史冊的事情。1787年,喬治三世向她每年支付50英鎊的薪水,作為她擔任自己哥哥助手的報酬。這使得她成為第一位在英格蘭獲得政府職位的女性,也成為第一位領取薪水、把天文學研究作為職業的女性科學家。在那個年代里,即使是男性也極少有人可以因為從事科學研究而獲得報酬。在卡羅琳留下的文字資料里,她不止一次表達出希望能夠獨立獲得薪水來養活自己的願望,而這個願望最終成真。

  宇宙的音樂家

  1822年,威廉·赫歇爾逝世。卡羅琳非常傷心,隨後搬回德國漢諾威。她在回到德國後繼續進行天文學研究,整理哥哥的研究成果,編製了一個星雲目錄,同時協助她的外甥、威廉的兒子約翰·赫歇爾(John Herschel)研究天文學。

  1828年,她成為第一位獲得英國皇家天文學會金質獎章的女性。直到168年後,薇拉·魯賓(Vera Rubin)才因為對暗物質的研究而在1996年成為第二位獲此殊榮的女性天文學家。

78歲的卡洛琳·赫歇爾 | 維基百科
78歲的卡洛琳·赫歇爾 | 維基百科

  1835年,她被選舉為英國皇家天文學會的榮譽會員,同時當選的還有瑪麗·薩默維爾(Mary Somerville),二人也是該學會的首批女性會員。1846年,她還獲得了普魯士國王頒發的一門金質獎章,而為她送去獎章的則是大名鼎鼎的亞曆山大·馮·洪堡(Alexander von Humboldt)。

  卡羅琳·赫歇爾於1848年1月9日逝世,享年97歲。她被安葬在漢諾威,旁邊安葬著她的父母。

97歲的卡洛琳·赫歇爾 | 維基百科
97歲的卡洛琳·赫歇爾 | 維基百科

  除了以她的名字命名的彗星外,星空中還有她的印記:1888年發現的一顆小行星(281 Lucretia)以她的名字命名(Lucretia是她的中間名),月球上有一個以她的名字命名的隕石坑。

  縱觀卡羅琳·赫歇爾的一生,雖然她在天文學上的工作受到了哥哥的影響,也得到了哥哥的幫助,但是她的很多研究工作都是獨立完成,而且威廉·赫歇爾的許多工作也是在她的協助之下才得以完成。因此,卡羅琳是一位真正的天文學家,而不只是一位助手而已。

  卡羅琳生活的時代,人們開始相信理性的力量,嚐試去檢驗牛頓力學,希望能夠用物理學規律去解釋宇宙,因此觀測彗星並預測它的軌道就成為天文學家非常感興趣的一件事。就是在這樣一個時代里,卡羅琳以勤奮、堅持和出色的觀測技巧在天文學史中寫下了濃墨重彩的一筆。她本想成為一名音樂家,最終卻因為探究蒼穹的韻律而永載史冊。

  《返樸》,致力好科普。國際著名物理學家文小剛與生物學家顏寧聯袂擔任總編,與幾十位學者組成的編委會一起,與你共同求索。關注《返樸》(微信號:fanpu2019)參與更多討論。二次轉載或合作請聯繫fanpu2019@outlook.com。

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