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10月6日，2020年諾貝爾物理學獎揭曉：英國數學物理學家羅杰·彭羅斯、德國天體物理學家萊因哈德·根澤爾、美國天文學家安德烈亞·米婭·蓋茲因發現并證實“宇宙最黑暗的秘密”——黑洞而獲獎。
圖片來自網絡
諾貝爾基金會決定將獎金的一半授予彭羅斯，以表彰他“發現廣義相對論預測黑洞的形成”，另一半授予根澤爾和蓋茲，以表彰他們“發現銀河系中心的超大質量和高密度物體”。
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獎的女科學家，也是歷史上第一位獲得諾貝爾獎的女性天體物理學家。
物理學，尤其是探索宇宙奧秘的天體物理學，一直被公眾認為是男性主導的領域，但蓋茨不這么認為。“我希望激勵其他年輕女性進入這個領域。這是一個有趣的領域。如果你對科學充滿熱情，你可以做很多事情，”她說。
圖片由加州大學洛杉磯分校提供
高中教師助力傳遞科學夢想
蓋茨1965年出生于紐約，父親來自意大利羅馬的一個猶太家庭，母親來自馬薩諸塞州北阿特爾伯勒的一個愛爾蘭天主教家庭。
十幾歲時，蓋茨曾想成為一名芭蕾舞演員，但她的夢想最終被科學點燃。她說：“我絕對是人類首次登陸月球的產物。我告訴媽媽，我想成為一名女宇航員。”蓋茨的母親并不認為她異想天開，而是支持她堅持夢想，鼓勵她學習科學。
她對數學和科學的熱愛可以追溯到她在海德公園的童年，當時她對美國宇航局的阿波羅發射很著迷。她經常熬夜凝視星空高中物理的天體，思考宇宙起源的問題：
“時間的開始和結束是什么？
宇宙的邊緣在哪里？
在已有130億年歷史的宇宙中，我們如何看待10萬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家，這個夢想確實是一次巨大的跨越，而她對數學和科學的熱愛最終轉向了天文學。“我熱愛數學，”蓋茨說，“我原本是學數學的，后來改學物理。”
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之路的女性榜樣——高中化學老師朱迪思·基恩。1983年，蓋茨從芝加哥大學實驗學校畢業貝語網校，這是一所從幼兒園到高中的學校，以其開創性的教學方式而聞名。在那里，高中化學老師基恩讓她對自然科學產生了濃厚的興趣。基恩嚴謹的邏輯和理性的思維讓她看到了女性從事科學的魅力。
芝加哥大學實驗學校徽章
“她是我唯一的女性科學導師，”蓋茨在 2006 年接受 PBS NOVA 采訪時談到基恩時說道。“對我來說，早期擁有一位女性榜樣非常重要。”
80 歲的基恩在周二接受媒體采訪時稱蓋茨是一位“優秀學生”。她說：
“能教出如此特別的學生是每個老師的夢想。安德里亞的優秀是毋庸置疑的，她特別關注自己的興趣。安德里亞對教學和指導學生，尤其是女孩表現出的濃厚興趣也讓我特別自豪。”
左邊是基恩，兩人在90年代蓋茨演講時合影。
照片由芝加哥大學實驗學校網站提供
在男性主導的物理學領域奮斗
蓋茨在以男性為主的天體物理學領域工作，她從阿梅莉亞·埃爾哈特等強大女性身上尋求靈感。“你必須有強烈的自我意識，才能相信在這個領域工作是可以的，”她說。
諾貝爾物理學獎主席戴維·哈維蘭德表示：“今年獲獎者的發現為致密和超大質量物體的研究開辟了新領域。但這些奇異物體仍引發了許多需要解答的問題，并推動著未來的研究。不僅關于它們的內部結構，還包括如何在黑洞附近的極端條件下測試我們的引力理論。”
彭羅斯利用巧妙的數學方法探索了愛因斯坦的廣義相對論。他的研究揭示了廣義相對論如何預測黑洞的形成。這些空間和時間的怪物會捕獲進入其中的一切。任何東西，甚至光，都無法逃脫黑洞。根澤爾和蓋茲發現，銀河系中心有一個看不見的、極重的物體控制著恒星的軌道。超大質量黑洞是唯一已知的解釋。
1987年，蓋茨獲得麻省理工學院物理學學士學位，1992年獲得加州理工學院博士學位，師從杰里·諾伊格鮑爾。自1994年起，她一直擔任芝加哥加州大學洛杉磯分校教授。
蓋茲因其關于恒星形成和銀河系中心黑洞的革命性發現而在科學界廣為人知。20 世紀 90 年代初，她證明了宇宙中的大多數恒星都是同時誕生的，因此大多數太陽系都有兩個“太陽”，而不是一個。大多數恒星系統都是雙星系統的發現意味著我們不能再使用單太陽系統作為恒星誕生的模型。
資料來源：加州大學洛杉磯分校：恒星軌道揭示黑洞的位置
她對黑洞的執著迷戀促使她加入了加州大學洛杉磯分校 (UCLA) 的教職員工隊伍。在過去十年中，蓋茲和她的天文學家團隊 (UCLA 銀河中心小組) 使用世界上最大的望遠鏡觀測距離地球 25,000 光年的銀河系中心。
他們首創的“自適應光學”技術可以變形望遠鏡的鏡面以補償地球大氣層造成的扭曲，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，強烈暗示我們銀河系的核心是一個巨大的黑洞，其質量是太陽的三百萬倍。
蓋茲指出，發現這個巨大的黑洞引發的問題比答案還多。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？暗物質暈——有質量但不發光的物體？這些問題的答案可以幫助科學家解決一些激發蓋茲童年想象力的宇宙學謎題。
作為研究人員，蓋茨享有選擇自己科研課題的自由。在設計實驗時高中物理的天體，她首先會問自己一個問題：目前最有趣的問題是什么？我能在哪些方面做出貢獻？
她說：“如果我有了一個好主意，那么我就能夠奢侈地去實現它。”
正是這種研究與教學之間的平衡使她的職業生涯如此充實，她感到有責任鼓勵對物理感興趣的年輕女性“去追求”，獲得研究經驗并在數學和普通科學方面打下堅實的基礎。
蓋茨發現，接觸更多人的最好方式就是教學。研究是一項孤獨而長期的工作，只有同事才能充分欣賞；研究雖然可以解決問題，但要花很多年才能知道你是否問對了問題。教學可以得到即時反饋。她說，根據學生的表情，她可以知道當天自己教得好不好。
當蓋茲還是加州理工學院的博士生時，她去說服管理層，年輕物理學家缺乏足夠的女性榜樣，她的存在可以鼓勵年輕女性從事天體物理學事業，盡管研究生不被允許教授大一物理課程。這就是她進入教學界的初衷。她對學生的關心和對教學的投入為她贏得了學生的欽佩，他們授予她加州理工學院教學獎，該獎項通常只頒發給教師。
為了幫助學生消除對物理的恐懼并促進他們的學習，蓋茨甚至在考試和講座中使用動畫片。
雖然蓋茨如今是加州大學洛杉磯分校的教授，但她仍然熱愛教授本科課程。她在學校擔任講師時曾說：“在這里我能發揮出自己最大的潛力，并證明女性也能從事物理科學研究。”
蓋茨不遺余力地鼓勵女性加入天體物理學領域。她甚至還為3-5年級的兒童寫了一本書——《你可以成為一名女宇航員》。在書中，她描述了自己一生中遇到的挑戰，對挑戰的熱愛如何幫助她成為一名科學家，以及她如何利用哈勃望遠鏡等設備研究宇宙（尤其是恒星的誕生）。她還用簡潔易懂的語言向孩子們介紹了一些天體物理學概念，例如波長和光年。
除了教學、公開演講、參加國際天體物理學會議、從事天體物理學研究、撰寫提案和發表研究成果外，蓋茨還是兩個孩子的母親。
在接受媒體采訪時，當被問及如何應對角色變化和壓力時，她說：“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。”
參考：
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