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另一個費曼

由 原理 發表于 舞蹈2021-09-06
簡介喬安有一個比她大9歲的哥哥,就是理查德·費曼

邦戈鼓怎麼打

另一個費曼

費曼是誰?這個問題看起來好像是道“送分題”。

理查德·費曼

(Richard Feynman)是諾貝爾物理學獎得主,是20世紀最著名的物理學家之一,是出色的邦戈鼓愛好者,是……

不不不,不是這個費曼。

物理學界還有另一位費曼博士,她就是天體物理學家

喬安·費曼

(Joan Feynman)。

她在太陽風粒子和太陽風場、地日系統以及磁層物理學的研究上做出了重要貢獻,尤其是,她的研究為理解極光起源奠定了基礎

。喬安建立了一個模型,能夠預測航天器在其生命週期內可能遭遇的高能粒子的數量,並發現了一種預測太陽黑子週期的方法。在整個科學生涯中,她參與發表了近200篇科學論文。她是首位當選美國地球物理聯合會(AGU)官員的女性,並被NASA授予傑出科學成就獎章。喬安有一個比她大9歲的哥哥,就是理查德·費曼。

另一個費曼

另一個費曼

能培養出兩位傑出的物理學家的家庭,一定有著不同尋常之處。

喬安的父親

梅爾維爾

(Melville)是紐約的一位猶太商人,他對科學有著濃厚的興趣。和當時的大多數人一樣,梅爾維爾並沒有接受過正規的大學教育,但他願意閱讀研究手邊的任何材料。母親

露西爾

(Lucille)是一位家庭主婦,也是一位開明的民權活動家。露西爾年輕時曾參與遊行,積極爭取婦女的選舉權。

在喬安還很小的時候,父親給她講的睡前故事是

大陸漂移

,那時

魏格納

(Alfred Wegener)剛提出他的大陸漂移學說不久。在散步時,他們一家喜歡玩一個遊戲,名叫“注意有趣的事情”。比如,父親會讓他們觀察一片葉子,葉子上剛剛孵出的小蟲,小蟲會慢慢吃下葉子的邊緣,然後逐漸長大。這就是理查德後來經常提到的“發現事物的樂趣”。

另一個費曼

理查德與喬安。

費曼一家總是充滿歡笑。露西爾知道生活不易,而對抗這種艱難的方法是發現其中的樂趣。理查德和露西爾經常開玩笑逗樂喬安和梅爾維爾,直到喬安笑著倒在地板上。

但即使生活在這樣一個歡樂而開明的家庭中,在8歲那一年,喬安還是得到了一個“噩耗”——“女人不能研究科學,因為她們的大腦不適合。”露西爾對她的女兒說道。

對於一個對科學充滿好奇的小女孩來說,聽到自己的夢想永遠無法實現,無疑是一個毀滅性的打擊。這句話甚至對她日後產生了不可磨滅的影響,她回憶說,從那之後,她總是不由自主地懷疑自己的能力。

但露西爾說出這樣的話並非是刻薄,而是她相信這個事實,畢竟任何人都無法脫離生活的時代背景。那是1935年,在那個時候,甚至連劍橋大學都尚未開始向女性學生正式頒發學位。科學界更是一個男性佔據絕對主導地位的領域。用喬安的話說,“

居里夫人

似乎是一個神話人物,而不是一個可以努力效仿的真實的人”。

另一個費曼

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儘管如此,家中有一位成員卻始終在鼓勵喬安,那就是理查德。

喬安出生時,哥哥理查德已經9歲。天生好奇的理查德喜歡質疑一切,在父母的鼓勵下,他的生活似乎是進行一系列實驗的機會。喬安剛剛會說話時,理查德就開始對她進行數學訓練。喬安回憶過,她最早的一段記憶來自兩歲的時候,理查德做著鬼臉逗她開心來獎勵她,因為她答對了哥哥出的簡單的數字問題。

理查德對科學的熱愛感染著喬安。或許也可以說,理查德演示和解釋事物的能力似乎也是在喬安那裡最早發展出來的。晚上,當喬安喊著要喝水的時候,理查德會把裝著水的玻璃杯轉來轉去,展示

離心力

的“魔法”。理查德還喜歡教她一些事情,比如他會說,所有東西是由

原子

組成的。他看見畫框上的直角,就會讓喬安跟著念出

畢達哥拉斯定理

。等喬安大一些,理查德還會“僱傭”喬安在家中自己的電子實驗室工作,成為“實驗助理”。

喬安自己覺得,或許有一個晚上改變了她一生的軌跡。那晚,理查德把她從床上叫起來,帶著她到了一個空曠的地方,她第一次在天空中看見了

極光

。理查德告訴她,還沒有人知道極光到底是如何形成的。

後來,理查德離開家前往MIT繼續求學,但他向妹妹保證,有任何科學問題都可以問他。那時,兄妹倆經常來回郵寄一本筆記本,理查德也會出一些數學題讓妹妹回答。直到喬安14歲生日的時候,理查德給她帶回了一本

羅伯特·賀拉斯·貝克

編寫的《天文學》教材,那是當時的大學天文學教材。

她反反覆覆地閱讀,一點一點理解,直到有一天她讀到:“根據

塞西莉·佩恩-加波施金

(Cecilia Payne-Gaposchkin)的研究……”這句話看似沒什麼特別之處,但讓喬安眼前一亮。因為“塞西莉”顯然是一位女性的名字。塞西莉·佩恩-加波施金是20世紀著名天文學家,她在自己的博士論文《恆星大氣》中提出了恆星主要由氫和氦組成的理論。起初,這與主流科學界的理論並不相符,但後來卻被觀測證實是正確的。

這讓喬安開始相信,女性可以研究科學。1944年,喬安進入歐柏林學院開始本科學習,那是美國最早錄取非裔學生和女性學生的學院之一。

另一個費曼

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即使在這樣思想相對開放的學校中,事情仍然沒那麼順利。物理課上,加上喬安一共只有3位女性學生。在大一的實驗中,喬安的一位男性實驗搭檔非常糟糕,幾乎所有實驗只能靠喬安自己完成,但最後這位男同學的期末成績卻是A,而喬安只拿到了D。

從歐柏林學院畢業後,她前往雪城大學,選擇

固態物理學

作為博士研究方向。博士畢業後,她已經是一位妻子,也是一位母親,這樣的身份在當時對她在科學界謀得一職毫無益處。在短暫的工作和幾年的家庭主婦生活後,1962年,她在哥倫比亞大學拉蒙特地球觀測站找到了一份兼職,正式踏入

地球磁場

的研究領域。

喬安的研究主要集中在地球的

磁層

上。磁層就好像一個地磁“泡”,包裹著地球,讓它免受

太陽風

的侵擾。太陽風主要由帶正電的質子和帶負電的電子組成,它會以極高的速度從太陽中衝出來,產生所謂的

星際磁場

另一個費曼

太陽風與磁層的藝術構想圖。| 圖片來源:NASA

在20世紀60年代初,人們對太陽風和磁層的相互作用不甚瞭解。喬安的研究表明,

這種星際磁場相對於地球磁場的方向,在太陽風與地球的相互作用中起著重要作用。她的開創性研究讓人們開始認識到極光的產生機制。

她對極光這一領域非常感興趣,迫不及待地想把這些和哥哥分享,因為很多年前,是理查德第一次向她介紹了這種美麗而神秘的現象。但她轉念一想,理查德太聰明瞭。於是她對哥哥說:“我不想我們之間產生競爭,所以讓我們在物理學裡‘分分蛋糕’吧。

我負責極光,你負責宇宙剩下的部分。

”理查德爽快地答應了。

後來一個有趣的傳聞說,理查德在阿拉斯加一個極光研究中心參觀時,實驗室負責人介紹了很多地球物理現象,並表示這些現象尚未得到解釋。負責人問理查德是否有興趣進行這些研究,理查德回答說,他必須徵得妹妹的同意——但喬安沒有同意。這個故事傳開後,許多人見到喬安都想向她求證這是不是真的。也曾有地球物理學家開玩笑:“讓我們感謝理查德·費曼,他沒有闖入這個領域,讓我們才有機會在這裡盡情玩耍。”

另一個費曼

另一個費曼

然而在當時,即使和哥哥“約法三章”,但喬安自己的職業生涯並沒有就此順利地走下去。1963年,她隨當時的丈夫搬去了加州,不得不離開哥倫比亞大學的實驗室。而後,喬安輾轉了許多科研機構,換了很多次工作,她和丈夫也在幾年後分開,生活和工作都不順利。但她始終不願意放棄工作,她喜歡科研,也無法忍受完全成為家庭主婦的生活。這樣不穩定的生活直到1985年才結束,那一年,她接受了NASA噴氣推進實驗室(JPL)的一個職位,並在JPL一直工作到退休。

即便如此,她仍然在科學上做出了不可忽視的貢獻。1971年,在NASA艾姆斯實驗室短暫工作的期間,她發現被稱為

日冕物質拋射

(CME)的太陽週期性噴發現象,可以透過太陽風中氫的存在來確認。這非常關鍵,雖然人們在當時已經知道了CME,但一直很難探測到它。

在JPL,喬安還開發出一個統計模型,能夠計算出航天器在生命週期內會遭遇的高能粒子數量。她一直對太陽物理學和地磁學領域非常感興趣,無論是

耀斑

太陽黑子

還是極光,都深深吸引著她。後來,她甚至開創性地將這些研究應用到人類學中。她和天體物理學家

亞歷山大·魯茨邁金

(Alexander Ruzmaikin,也是她的第二任丈夫)合作研究了太陽週期和氣候變化的之間的關係。

喬安幾十年的科學生涯,正好也是社會對女性的科學貢獻的看法產生巨大轉變的時代。這樣的鬥爭對於身處其中的人來說並非易事,但她始終沒有放棄。即使到了90多歲高齡時,她仍然在研究“太陽的一些瘋狂的現象”。

2020年7月21日,喬安·費曼去世,享年93歲。她把一生的熱情獻給了太陽。

參考來源:

https://findingada。com/shop/a-passion-for-science-stories-of-discovery-and-invention/joan-feynman-from-auroras-to-anthropology/

https://hackaday。com/2017/11/21/joan-feynman-found-her-place-in-the-sun/

https://sunearthday。nasa。gov/podcasts/transcripts/SWLH-BIO_Joan_Feynman。pdf

封面設計:嶽嶽

插圖設計:雯雯子

圖片素材來源:Pixabay