女數學家瘋狂計算,冥王星就是在她的幫助下發現的!

2020-11-26 遨遊世界科學

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90年前的今天,天文學家克萊德·湯博(Clyde Tombaugh)收集的數據證明了冥王星的存在。但是你知道嗎?如果沒有一位被歷史遺忘的數學家的計算,冥王星是不可能發現的。

這位數學家就是伊莉莎白·威廉士,她曾為天文學家珀西瓦爾·洛厄爾工作,洛厄爾第一次提出了第九大行星存在的理論。洛厄爾去世後,他的繼任者湯博最終發現了隱藏的冥王星,但兩人都依賴威廉士的計算才得以發現。只是幾乎大部分都忽略了數學上計算,只是著重於這個結果。

然而這些計算對於最終導致湯博發現冥王星的探索至關重要,因為搜尋的邏輯是基於對海王星和天王星的觀察。珀西瓦爾·洛厄爾首先注意到海王星和天王星的軌道並不完全是它們應該的樣子,當洛厄爾看到這些差異時,他知道天文學的太陽系地圖是不完整的。但是找到這些差異需要數學,而且非常複雜的數學計算,這就是威廉士和其他數學家出現的地方。在計算器發明之前,所謂的人類計算機通常是女性,這是一項乏味的工作,因為她們大部分都是用手完成了所有天文學家需要的複雜數學運算。在洛厄爾的研究中,威廉士根據海王星和天王星軌道的差異,計算出他應該在哪裡尋找一個失蹤物體的大小。

不過洛厄爾從未發現過冥王星,在湯博接手這項工作之前,尋找冥王星的工作停滯了好幾年。然後,在1930年,當湯博看到一個物體在太陽系中移動時,他的計算得到了回報。換句話說,她的計算得出了一個具體的結果,這非常令人興奮。但威廉士並沒有親眼看到,1922年,威廉士結婚了,洛厄爾的遺孀解僱了她,因為她覺得僱用已婚婦女不合適。隨後兩人在牙買加的哈佛天文臺工作。1935年,威廉士成為寡婦,並搬到新罕布夏州,在那裡她在貧困中死去。

2015年,美國宇航局的新視野號探測器提供了迄今為止最詳細的冥王星圖像。上個月在火奴魯魯舉行的美國天文學會第235次會議上,洛厄爾天文台歷史學家凱文·辛德勒為世人介紹了威廉士和她的工作。她表示,威廉士是偉大的數學家,也是女性傑出的代表。這些這些瘋狂的計算,我想我用手是做不到的。」研究員克拉克補充說,威廉士本人在工作中特別有天賦。她說:「除了這些令人難以置信的計算、真正的高等數學之外,她的雙手也很靈巧,可以同時用兩隻手寫字。比如她右手寫字,左手可以同時寫字。」

當然,在威廉士的工作幾十年後,天文學家已經不需要人類來計算軌道奧秘。克拉克說:「我們現在非常依賴現代機器計算機來完成我們的工作,我們可以用它來做一些非常瘋狂、非常了不起的科學研究。」但了解了天文學家過去的工作方式,她說,「真的讓你回到了它的歷史,讓你感謝這些人,尤其是這些女人,是她們首先做了這些計算。」

威廉士的事跡也提醒了人們,在科學史上,女性收到了一定的輕視。但是我們必須要知道即使她們身處幕後,(女性)也在為這個領域做出貢獻。

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