住在贫穷社区的聋女，成为用烛火丈量宇宙的“现代宇宙学之母”

先说一个故事。

1920年，美国政府在马萨诸塞州的剑桥进行了一次人口普查一个人口普查员走进一个比较贫困的社区，然后挨家挨户调查这里住了多少人，这些人从事什么职业

他敲开了小区一户人家的门，看到了住在一起的母女那个女儿是个聋哑女，费了好大劲才搞清楚这个普查员的目的当问到她的职业时，她的回答是科学家

普查员当时就笑了在20世纪初的美国，科学家是男性的专属领域，几乎没有女性能获得博士学位所以他不相信一个生活在贫困社区的聋哑女人能成为科学家

李艾塔·洛伊维特

她叫亨丽埃塔·洛伊特，现代宇宙学之母她是历史上唯一可以称之为大学科之母的人

1868年，洛伊特出生在美国马萨诸塞州的一个牧师家庭20岁时，她通过了严格的考试，被拉德克利夫女子学院录取1892年，洛伊特成功毕业，获得学士学位然后，按照当时的传统，她乘船去了欧洲，开始了她的毕业之旅

但是意想不到的事情发生了在这次旅行中，一场突如其来的疾病损害了她的视力和听力虽然后来她的视力有所改善，但她的听力却每况愈下，直到最后失聪此后近30年，她一直处于患病状态

旅行归来后，洛伊特决定继续攻读天文学硕士学位1893年，她加入了以爱德华·皮克林为首的哈佛大学天文台，成为一名哈佛计算器

洛伊特成了哈佛计算器

不幸的是，洛伊特的健康状况严重阻碍了她的学业由于身体虚弱，Loewit每隔一段时间就要请病假，这使得她的科研工作变得支离破碎当然，这也让她的导师皮克林相当不满

1896年，洛伊特意识到她不可能完成学业无奈之下，她选择了放弃，离开了哈佛大学天文台，这份工作持续了6年

六年后的1902年，洛伊特给皮克林写了一封信Loewit在信中提到，由于听力受损，她已无法胜任其他工作，因此想申请重返哈佛天文台皮克林同意了但这一次，皮克林学聪明了，没有让洛伊特参与天文台最重要的恒星分类工作，而是派她独自研究造父变星

20世纪初，人类连天空中最简单的星星都搞不清楚是哪几种，更别说变星这个极其复杂的问题了这种情况下，派一个人独自研究造父变星无异于流放边疆

让我们暂停这部关于洛伊特的电影，感受一下她回到哈佛天文台时的处境生病，失聪，迫于生计，我不得不回到放弃硕士学位的悲伤中，然后我被老板送进了一片从未有人踏足的科学荒原恐怕没几个人能走出这样的绝境

但这是我们最后一次与普通女性亨丽埃塔·洛伊特见面之后发生的事情就像摩西用手杖分开红海一样传奇

自1904年以来，Loewit一直以惊人的速度在麦哲伦星云中发现新的造父变星她发现得如此之快，以至于一位天文学家写信给皮克林:洛伊特小姐是发现变星的大师我们甚至没有时间记录她的新发现

1908年，Loewit在《哈佛天文台年鉴》上发表论文，宣布他在麦哲伦星云中发现了总共1777个造父变星这个惊人的数字立刻引起了天文学界的轰动，甚至得到了著名的《华盛顿邮报》的报道

nubeculae

但与这篇论文最有价值的部分相比，这个造父变星的耸人听闻的数字根本不值一提。

在本文的最后，Loewit选取了位于小麦哲伦星云中的16个造父变星，并以表格的形式列出了它们的光周期和视星等对于这种形式，她留下了这样的评论:这个值得关注变星越亮，其变光周期越长

四年后，在1912年，Loewit完善了这个结论她选取了位于小麦哲伦星云中的25个造父变星，并把它们画在一张图上，以亮度为X轴，光周期为Y轴结果，这25颗造父变星刚好排成一条直线据此，Loewit断言造父变星的亮度与其光变周期成正比

为了理解这句看似平淡无奇的话在天文学史中的分量，你可以想象一片冰封了无数年的荒原因为这个魔咒，一眨眼就开出了上亿朵美丽的花

这句话后来被称为洛伊特定律正是这个开创性的洛伊特定律打开了现代宇宙学的大门

你可能会感到困惑:这么简单的一个定律为什么能创造出一个全新的学科答案是它提供了一种新的测距方法，就是著名的标准烛光

为了介绍标准烛光测距的基本原理，我们先从日常生活中的一个常见现象说起蜡烛放得近时亮，放得远时暗这是因为我们看到的蜡烛的亮度取决于蜡烛发出并注入我们眼睛的光子数量注入的光子越多，蜡烛看起来就越亮，相反，蜡烛看起来越暗

标准烛光测量距离示意图

如图，绝对亮度不变的蜡烛发出的光子总数不变这些光子将以球形散开所以在某个地方，单位面积接收到的光子数，和这里离蜡烛的距离的平方成反比这意味着我们在某个地方看到的蜡烛的表观亮度，与这里的蜡烛距离的平方成反比比如距离增加4倍，蜡烛的亮度会降低到原来的1/16

这样，我们就可以用蜡烛来测量距离了:首先，在一个比较近的地方放一根蜡烛，测量它的距离和亮度然后，在特定距离处再放一根绝对亮度相同的蜡烛，测量其表观亮度最后，利用视亮度与距离平方的反比关系，可以计算出超长距离

用蜡烛测量宇宙。

用蜡烛测量宇宙，用蜡烛测量距离的原理同样适用于天空。因此，需要在天空中找到一个特殊的天体，能够同时满足以下两个条件:

①太亮了，即使在很远的地方也能看到，

②其光学性质稳定，绝对亮度恒定如果我们能找到这样一个天体，我们可以用它作为一根蜡烛来测量宇宙尺度上的距离这种可以当蜡烛用的特殊天体，就是所谓的标准烛光

知道了标准烛光的概念，就可以谈洛维定律的意义了由于Loewit选取的所有造父变星都位于小麦哲伦云内，可以近似认为它们都与地球距离相同因此，只要它们的表观亮度相等，它们的绝对亮度就一定相等

洛伊特定律说，造父变星的绝对亮度与其变光周期成正比这意味着，只要选取光周期完全相同的造父变星，就可以得到多个绝对亮度完全相同的天体

因此，洛维定律意味着造父变星满足标准烛光的两个条件，是真正的标准烛光这也是人类历史上发现的第一根标准烛光

标准烛光的发现提供了一种全新的测量遥远宇宙学距离的方法也许你还有一个疑问:为什么一种新的距离测量方法的发现可以创建一门现代宇宙学的新学科事实上，正是这一发现动摇了哥白尼的日心说

再来说几句关于Loewit的话可悲的是，洛伊特的故事没有一个美好的结局

在发现造父变星是标准烛光后不久，洛伊特因胃部手术再次离职当她回来的时候，皮克林已经给她安排了一项新的工作:测量北极星的序列，也就是分析北极星附近96颗恒星的光谱这是皮克林多年来最喜欢，最想做的项目

对于一个管理者来说，派遣他最有能力的员工去迎接他觉得最困难的挑战是一件完全合理的事情但对于Loewit这种水平的天文学家来说，这种安排是很可笑的，相当于强迫正值壮年的迈克尔·乔丹放弃篮球生涯，加入一个很烂的棒球联盟更残酷的是，身在屋檐下的Loewit根本没有选择从那以后，她再也没能回到标准烛光的书房

皮克林自私的决定也让全世界变星的研究倒退了几十年。

具有讽刺意味的是，Loewit自己也没能拿到张博士文凭，虽然他自己开创了一个全新的学科，后来支撑了上千名博士多年以后，她仍然是一名哈佛大学的计算器，工资只有男人的一半

1921年，一直依赖母亲的洛伊特再次生病这次是无法治愈的癌症日前，她在一个雨夜离开了在她的遗嘱中，她把所有的财产都留给了她母亲这些庄园的总价值是315美元，只够买八块地毯

他死后，洛伊特被葬在他家的墓地里她连一块属于自己的墓碑都不能拥有，只能被迫和十几个亲戚挤在一起这块墓碑很小，位置只够写下她的名字，生日和纪念日

洛伊特墓

这是标准烛光的发现者，哥白尼日心说的掘墓人，现代宇宙学之母，伟大的女科学家的最后结局。

100多年过去了，如今亨丽埃塔·洛伊特这个名字已经在历史的尘埃中被世人遗忘但我还是想写一篇文章，纪念这位不平凡的女人的苦难与荣耀尽管生病，失聪，贫穷，孤独，被操纵，被鄙视，被遗忘，她仍然是照亮整个宇宙的永恒的蜡烛

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