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10月6日，2020年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)揭曉：英國(guó)數(shù)學(xué)物理學(xué)家羅杰·彭羅斯、德國(guó)天體物理學(xué)家萊因哈德·根澤爾、美國(guó)天文學(xué)家安德烈亞·米婭·蓋茲因發(fā)現(xiàn)并證實(shí)“宇宙最黑暗的秘密”——黑洞而獲獎(jiǎng)。
圖片來(lái)自網(wǎng)絡(luò)
諾貝爾基金會(huì)決定將獎(jiǎng)金的一半授予彭羅斯，以表彰他“發(fā)現(xiàn)廣義相對(duì)論預(yù)測(cè)黑洞的形成”，另一半授予根澤爾和蓋茲，以表彰他們“發(fā)現(xiàn)銀河系中心的超大質(zhì)量和高密度物體”。
蓋茲是繼1903年的居里夫人、1963年的瑪麗亞-梅耶和2018年的唐娜之后，第四位獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)的女科學(xué)家，也是歷史上第一位獲得諾貝爾獎(jiǎng)的女性天體物理學(xué)家。
物理學(xué)，尤其是探索宇宙奧秘的天體物理學(xué)，一直被公眾認(rèn)為是男性主導(dǎo)的領(lǐng)域，但蓋茨不這么認(rèn)為。“我希望激勵(lì)其他年輕女性進(jìn)入這個(gè)領(lǐng)域。這是一個(gè)有趣的領(lǐng)域。如果你對(duì)科學(xué)充滿熱情，你可以做很多事情，”她說(shuō)。
圖片由加州大學(xué)洛杉磯分校提供
高中教師助力傳遞科學(xué)夢(mèng)想
蓋茨1965年出生于紐約，父親來(lái)自意大利羅馬的一個(gè)猶太家庭，母親來(lái)自馬薩諸塞州北阿特爾伯勒的一個(gè)愛(ài)爾蘭天主教家庭。
十幾歲時(shí)，蓋茨曾想成為一名芭蕾舞演員，但她的夢(mèng)想最終被科學(xué)點(diǎn)燃。她說(shuō)：“我絕對(duì)是人類首次登陸月球的產(chǎn)物。我告訴媽媽，我想成為一名女宇航員?！鄙w茨的母親并不認(rèn)為她異想天開(kāi)，而是支持她堅(jiān)持夢(mèng)想，鼓勵(lì)她學(xué)習(xí)科學(xué)。
她對(duì)數(shù)學(xué)和科學(xué)的熱愛(ài)可以追溯到她在海德公園的童年，當(dāng)時(shí)她對(duì)美國(guó)宇航局的阿波羅發(fā)射很著迷。她經(jīng)常熬夜凝視星空高中物理的天體，思考宇宙起源的問(wèn)題：
“時(shí)間的開(kāi)始和結(jié)束是什么？
宇宙的邊緣在哪里？
在已有130億年歷史的宇宙中，我們?nèi)绾慰创?0萬(wàn)年前我們微小的存在？”
從芭蕾舞演員到宇航員再到天體物理學(xué)家，這個(gè)夢(mèng)想確實(shí)是一次巨大的跨越，而她對(duì)數(shù)學(xué)和科學(xué)的熱愛(ài)最終轉(zhuǎn)向了天文學(xué)。“我熱愛(ài)數(shù)學(xué)，”蓋茨說(shuō)，“我原本是學(xué)數(shù)學(xué)的，后來(lái)改學(xué)物理?！?span style="display:none">xw2物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))
在人生最重要的階段，蓋茨有幸遇到了一位影響她走上科學(xué)之路的女性榜樣——高中化學(xué)老師朱迪思·基恩。1983年，蓋茨從芝加哥大學(xué)實(shí)驗(yàn)學(xué)校畢業(yè)貝語(yǔ)網(wǎng)校，這是一所從幼兒園到高中的學(xué)校，以其開(kāi)創(chuàng)性的教學(xué)方式而聞名。在那里，高中化學(xué)老師基恩讓她對(duì)自然科學(xué)產(chǎn)生了濃厚的興趣?；鲊?yán)謹(jǐn)?shù)倪壿嫼屠硇缘乃季S讓她看到了女性從事科學(xué)的魅力。
芝加哥大學(xué)實(shí)驗(yàn)學(xué)?；照?span style="display:none">xw2物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))
“她是我唯一的女性科學(xué)導(dǎo)師，”蓋茨在 2006 年接受 PBS NOVA 采訪時(shí)談到基恩時(shí)說(shuō)道?！皩?duì)我來(lái)說(shuō)，早期擁有一位女性榜樣非常重要?！?span style="display:none">xw2物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))
80 歲的基恩在周二接受媒體采訪時(shí)稱蓋茨是一位“優(yōu)秀學(xué)生”。她說(shuō)：
“能教出如此特別的學(xué)生是每個(gè)老師的夢(mèng)想。安德里亞的優(yōu)秀是毋庸置疑的，她特別關(guān)注自己的興趣。安德里亞對(duì)教學(xué)和指導(dǎo)學(xué)生，尤其是女孩表現(xiàn)出的濃厚興趣也讓我特別自豪?！?span style="display:none">xw2物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))
左邊是基恩，兩人在90年代蓋茨演講時(shí)合影。
照片由芝加哥大學(xué)實(shí)驗(yàn)學(xué)校網(wǎng)站提供
在男性主導(dǎo)的物理學(xué)領(lǐng)域奮斗
蓋茨在以男性為主的天體物理學(xué)領(lǐng)域工作，她從阿梅莉亞·埃爾哈特等強(qiáng)大女性身上尋求靈感。“你必須有強(qiáng)烈的自我意識(shí)，才能相信在這個(gè)領(lǐng)域工作是可以的，”她說(shuō)。
諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)主席戴維·哈維蘭德表示：“今年獲獎(jiǎng)?wù)叩陌l(fā)現(xiàn)為致密和超大質(zhì)量物體的研究開(kāi)辟了新領(lǐng)域。但這些奇異物體仍引發(fā)了許多需要解答的問(wèn)題，并推動(dòng)著未來(lái)的研究。不僅關(guān)于它們的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，還包括如何在黑洞附近的極端條件下測(cè)試我們的引力理論。”
彭羅斯利用巧妙的數(shù)學(xué)方法探索了愛(ài)因斯坦的廣義相對(duì)論。他的研究揭示了廣義相對(duì)論如何預(yù)測(cè)黑洞的形成。這些空間和時(shí)間的怪物會(huì)捕獲進(jìn)入其中的一切。任何東西，甚至光，都無(wú)法逃脫黑洞。根澤爾和蓋茲發(fā)現(xiàn)，銀河系中心有一個(gè)看不見(jiàn)的、極重的物體控制著恒星的軌道。超大質(zhì)量黑洞是唯一已知的解釋。
1987年，蓋茨獲得麻省理工學(xué)院物理學(xué)學(xué)士學(xué)位，1992年獲得加州理工學(xué)院博士學(xué)位，師從杰里·諾伊格鮑爾。自1994年起，她一直擔(dān)任芝加哥加州大學(xué)洛杉磯分校教授。
蓋茲因其關(guān)于恒星形成和銀河系中心黑洞的革命性發(fā)現(xiàn)而在科學(xué)界廣為人知。20 世紀(jì) 90 年代初，她證明了宇宙中的大多數(shù)恒星都是同時(shí)誕生的，因此大多數(shù)太陽(yáng)系都有兩個(gè)“太陽(yáng)”，而不是一個(gè)。大多數(shù)恒星系統(tǒng)都是雙星系統(tǒng)的發(fā)現(xiàn)意味著我們不能再使用單太陽(yáng)系統(tǒng)作為恒星誕生的模型。
資料來(lái)源：加州大學(xué)洛杉磯分校：恒星軌道揭示黑洞的位置
她對(duì)黑洞的執(zhí)著迷戀促使她加入了加州大學(xué)洛杉磯分校 (UCLA) 的教職員工隊(duì)伍。在過(guò)去十年中，蓋茲和她的天文學(xué)家團(tuán)隊(duì) (UCLA 銀河中心小組) 使用世界上最大的望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)距離地球 25,000 光年的銀河系中心。
他們首創(chuàng)的“自適應(yīng)光學(xué)”技術(shù)可以變形望遠(yuǎn)鏡的鏡面以補(bǔ)償?shù)厍虼髿鈱釉斐傻呐で?，從而穿透巨大的星際氣體和塵埃云，生成比以前分辨率高 10 到 30 倍的銀河系中心圖像。
他們以更高的精度成功繪制了銀河系中心最亮恒星的軌道，強(qiáng)烈暗示我們銀河系的核心是一個(gè)巨大的黑洞，其質(zhì)量是太陽(yáng)的三百萬(wàn)倍。
蓋茲指出，發(fā)現(xiàn)這個(gè)巨大的黑洞引發(fā)的問(wèn)題比答案還多。所有星系的核心都有巨大的黑洞嗎？中心黑洞周圍是什么——一群較小的黑洞？暗物質(zhì)暈——有質(zhì)量但不發(fā)光的物體？這些問(wèn)題的答案可以幫助科學(xué)家解決一些激發(fā)蓋茲童年想象力的宇宙學(xué)謎題。
作為研究人員，蓋茨享有選擇自己科研課題的自由。在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)高中物理的天體，她首先會(huì)問(wèn)自己一個(gè)問(wèn)題：目前最有趣的問(wèn)題是什么？我能在哪些方面做出貢獻(xiàn)？
她說(shuō)：“如果我有了一個(gè)好主意，那么我就能夠奢侈地去實(shí)現(xiàn)它?！?span style="display:none">xw2物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))
正是這種研究與教學(xué)之間的平衡使她的職業(yè)生涯如此充實(shí)，她感到有責(zé)任鼓勵(lì)對(duì)物理感興趣的年輕女性“去追求”，獲得研究經(jīng)驗(yàn)并在數(shù)學(xué)和普通科學(xué)方面打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
蓋茨發(fā)現(xiàn)，接觸更多人的最好方式就是教學(xué)。研究是一項(xiàng)孤獨(dú)而長(zhǎng)期的工作，只有同事才能充分欣賞；研究雖然可以解決問(wèn)題，但要花很多年才能知道你是否問(wèn)對(duì)了問(wèn)題。教學(xué)可以得到即時(shí)反饋。她說(shuō)，根據(jù)學(xué)生的表情，她可以知道當(dāng)天自己教得好不好。
當(dāng)蓋茲還是加州理工學(xué)院的博士生時(shí)，她去說(shuō)服管理層，年輕物理學(xué)家缺乏足夠的女性榜樣，她的存在可以鼓勵(lì)年輕女性從事天體物理學(xué)事業(yè)，盡管研究生不被允許教授大一物理課程。這就是她進(jìn)入教學(xué)界的初衷。她對(duì)學(xué)生的關(guān)心和對(duì)教學(xué)的投入為她贏得了學(xué)生的欽佩，他們授予她加州理工學(xué)院教學(xué)獎(jiǎng)，該獎(jiǎng)項(xiàng)通常只頒發(fā)給教師。
為了幫助學(xué)生消除對(duì)物理的恐懼并促進(jìn)他們的學(xué)習(xí)，蓋茨甚至在考試和講座中使用動(dòng)畫(huà)片。
雖然蓋茨如今是加州大學(xué)洛杉磯分校的教授，但她仍然熱愛(ài)教授本科課程。她在學(xué)校擔(dān)任講師時(shí)曾說(shuō)：“在這里我能發(fā)揮出自己最大的潛力，并證明女性也能從事物理科學(xué)研究?！?span style="display:none">xw2物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))
蓋茨不遺余力地鼓勵(lì)女性加入天體物理學(xué)領(lǐng)域。她甚至還為3-5年級(jí)的兒童寫(xiě)了一本書(shū)——《你可以成為一名女宇航員》。在書(shū)中，她描述了自己一生中遇到的挑戰(zhàn)，對(duì)挑戰(zhàn)的熱愛(ài)如何幫助她成為一名科學(xué)家，以及她如何利用哈勃望遠(yuǎn)鏡等設(shè)備研究宇宙（尤其是恒星的誕生）。她還用簡(jiǎn)潔易懂的語(yǔ)言向孩子們介紹了一些天體物理學(xué)概念，例如波長(zhǎng)和光年。
除了教學(xué)、公開(kāi)演講、參加國(guó)際天體物理學(xué)會(huì)議、從事天體物理學(xué)研究、撰寫(xiě)提案和發(fā)表研究成果外，蓋茨還是兩個(gè)孩子的母親。
在接受媒體采訪時(shí)，當(dāng)被問(wèn)及如何應(yīng)對(duì)角色變化和壓力時(shí)，她說(shuō)：“你扔出的球要比你能接住的要多，成功的人知道哪些球該接，哪些球該丟?！?span style="display:none">xw2物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))
參考：
*本文圖片來(lái)自網(wǎng)絡(luò)，版權(quán)歸原作者所有。
