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塞西莉亚|曾被老师评价“无法成为学者”，后来，她揭开了太阳的秘密( 二 )


塞西莉亚|曾被老师评价“无法成为学者”，后来，她揭开了太阳的秘密
学术界的主流观点是 ， 太阳及其他恒星大气中各种元素之间的比例与地壳类似 | Pixabay
塞西莉亚却不同意这个观点 。
在了解了印度物理学家梅格纳德·萨哈（Meghnad Saha）对原子在高温状态下发生电离的研究后 ， 塞西莉亚意识到主流的光谱学方法可能存在缺陷——他们忽略了恒星温度、压力等对光谱造成的影响 。 当萨哈访问哈佛大学的时候 ， 他们二人还当面进行了交流 。
结合萨哈的研究 ， 再加上自己对哈佛天文台已有的大量恒星光谱档案进行的细致分析 ， 塞西莉亚渐渐形成了一套自己的理论 。
1925年1月1日 ， 塞西莉亚提交了她的博士论文 。 在这篇题目为《恒星大气：对恒星反变层中高温的观测研究的一项贡献》（A Contribution to the Observational Study of High Temperature in the Reversing Layers of Stars）的论文中 ， 她把萨哈的电离方程应用在处于第一激发态的氢原子的巴耳末系吸收谱的研究中 。
她发现 ， 在太阳大气5500℃的温度下 ， 大约在2亿个氢原子中只有1个处于第一激发态 。 天文学家此前用“巴耳末系吸收”的方法 ， 实际上是远远低估了太阳大气中的氢原子数量 。
塞西莉亚用这套方法进一步分析了太阳大气中的氦 ， 也得到了相似的结论 。 这些结果对于其他恒星同样适用 。 因此 ， 她得出结论 ， 与地壳中富含氧、硅等元素不同 ， 氢和氦是构成太阳的主要元素 ， 原子数量之和占总数的99% 。
塞西莉亚|曾被老师评价“无法成为学者”，后来，她揭开了太阳的秘密
太阳主要成分是氢和氦 | Pixabay
她把这个结果写在论文的草稿中 ， 并寄给了罗素 。
当然 ， 罗素强烈反对 ， 直接回复说：这绝不可能 。 罗素试图说服塞西莉亚把这个结论删去 。 但是到了1929年 ， 罗素用其他方法证明了塞西莉亚的结论 ， 他不得不承认塞西莉亚是正确的 。
随着现代科技的进步 ， 科学家们也有了更加精确的分析手段 。 根据一份来自美国国家航空航天局（NASA）的数据 ， 如果考虑原子的总数量 ， 太阳的组成成分中91%是氢 ， 8.9%是氦；如果考虑原子的总质量 ， 太阳的组成成分中70.6%是氢而27.4%是氦[5] ， 这与塞西莉亚当年的计算基本一致 。
天文学家奥托·斯特鲁维（Otto Struve）曾经评价说 ， 塞西莉亚的博士论文是天文学领域内最杰出的博士论文 。 2018年 ， 美国物理学会把天体物理博士论文奖命名为“塞西莉亚·佩恩-加波施金博士论文奖” ， 以纪念这位天体物理学先驱 。
塞西莉亚|曾被老师评价“无法成为学者”，后来，她揭开了太阳的秘密
美国作家瑞秋·伊格诺托夫斯基（Rachel Ignotofsky）在《无所畏惧：影响世界历史的50位女科学家》（Women in Science: 50 Fearless Pioneers Who Changed the World）中介绍了塞西莉亚 。 | 参考资料[6]）
享受成为“第一人”的感觉
1925年 ， 塞西莉亚获得博士学位 ， 决定继续留在哈佛大学工作 。 但是在那个时代 ， 女性在大学中的晋升空间有限 。 在很长时间里 ， 她只能担任低级研究职位并领取很低的薪水 。
但是 ， 塞西莉亚对天文学的热情却丝毫没有降低 ， 并继续开展着有关恒星的研究 ， 先后出版了《高光度恒星》、《变星》、《天文学导论》等多部专著 。 1934年 ， 她获得了美国天文学会的安妮·坎农奖（Annie Jump Cannon Prize） 。 这一奖项就是以另一位杰出的女性天文学家安妮·坎农命名的 。
塞西莉亚|曾被老师评价“无法成为学者”，后来，她揭开了太阳的秘密
塞西莉亚·佩恩-加波施金 | 参考资料[7]
直到1956年 ， 因为恒星相关的一系列研究成果 ， 塞西莉亚终于成为了正教授 ， 她也是哈佛大学历史上第一位女性正教授 。 同时 ， 她还成为了天文系系主任 ， 这也是该校的第一位女性系主任 。
1976年 ， 塞西莉亚在接受美国天文学会为她颁发的亨利·诺里斯·罗素奖章（Henry Norris Russell Prize）时 ， 曾经这样分享自己从事科学研究的感受 。
“科学研究的回报就是成为历史上第一个看到什么或者理解什么的人所带来的那种激动之情 ， 没有什么可以与那种感觉相比[8] 。 ”
1979年 ， 塞西莉亚在马萨诸塞州的剑桥去世 。 这位天文学家一生的故事 ， 都浓缩到了她的自传《塞西莉亚·佩恩-加波施金：自传及其他回忆》中 。
塞西莉亚|曾被老师评价“无法成为学者”，后来，她揭开了太阳的秘密
塞西莉亚的自传 | 参考资料[9]
在研究太阳的历史中 ， 塞西莉亚是一个里程碑 。 她的理论深刻改变了我们对太阳的认识 ， 奠定了研究太阳和其他恒星的重要基础 。
那个曾被老师认定“永远无法成为学者”的小女孩 ， 却最终揭开了太阳组成的秘密 。


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