我的母亲,科学家

作为一位杰出的物理学家,同时也是20世纪最著名科学家之一的姐妹,母亲的成长经历是怎样的?在母亲节之际,《大众科学》新闻编辑查尔斯·赫什伯格为您讲述。
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作者:Annalee Newitz,作品《赫丘琳·芭芭拉》 供图:Annalee Newitz

1966年,位于加州拉斯洛马尼塔斯小学的韦德尔老师一年级班级迎来了第一次家庭作业:我们要找出父亲是做什么工作的,然后回来向全班汇报。第二天,当我的同学们津津乐道地谈论着各自的父亲时,我却紧张不安。一方面,我害怕韦德尔老师:我现在意识到她可能并不可怕,但对于一个害羞、个子矮小、神经质的小男孩来说,她看起来就像一个可怕的、会说话的烤土豆。更何况,我还有个惊喜要宣布,而且我不确定大家会怎么想。

“我爸爸是科学家,”我说,韦德尔老师转过身在黑板上写下这些信息。然后我抛出了重磅炸弹:“我妈妈也是科学家!”

二十五双一年级孩子的眼睛齐刷刷地盯着我,好奇我在说些什么。就在那时,我开始明白我的母亲是多么不寻常。

如今,在我母亲乔安·费曼(Joan Feynman)从事了四十多年的地球物理学研究后,她即将从美国宇航局喷气推进实验室(NASA’s Jet Propulsion Laboratory)退休,成为一名高级科学家。她最广为人知的贡献可能是开发了一个统计模型,用于计算航天器在其使用寿命内可能遭受高能粒子撞击的次数,以及她预测太阳黑子周期的研究方法。这两项研究都已被世界各地的科学家所采用。然而,除了这些成就,我母亲的职业生涯也生动地说明了美国社会如何看待几十年前还极其罕见的现象:一位女性科学家,同时也是一位母亲。

成为一名科学家本身就已十分艰难。但更难的是,在充斥着谎言、侮辱、嘲笑和不赞同的重重阻碍下,成为一名科学家——这就是我的母亲不得不经历的。如果说今天的社会已难以想象(或者至少不常见)这样的待遇,那很大程度上是因为我的母亲以及她那一辈的女性科学家们,证明了她们能够克服所有摆在面前的障碍。

我接触化学是在1970年,那天我妈妈在为犹太新年烘烤哈拉面包。我大概10岁,虽然我觉得像我这样一个在门洛帕克小联盟打三垒的男孩,做饭有些“不像男人”,但她还是说服我帮忙。面包放进烤箱后,她给了我一个塑料药瓶和一个软木塞。她让我往瓶子里撒一点小苏打,再倒一点醋,然后赶紧把瓶塞塞紧。接着,一声剧烈而完全出乎意料的“砰”声响起,软木塞飞了出来,正中我的额头。食物爆炸:我欣喜若狂!“这叫做化学反应,”她一边擦拭我的衬衫一边说。“醋是酸,小苏打是碱,这就是把它们混合在一起会发生的事情。”

从那以后,我再也无法理解其他孩子说科学很无聊是什么意思了。

我母亲最早的记忆之一是,她大概2岁的时候,站在婴儿床里,扯着她11岁哥哥的头发。这位哥哥,也是她唯一的亲人,正是理查德·费曼(Richard Feynman),他注定会成为他那一代最伟大的理论物理学家之一:曼哈顿计划的“坏孩子”、量子电动力学的先驱、纳米技术的奠基人、诺贝尔奖得主,等等。那时,他正在训练妹妹解决简单的数学问题,并奖励她正确的答案,让她扯他的头发,而他则扮鬼脸。当他不这么做时,人们经常看到他带着一把螺丝刀在纽约法洛克威(Far Rockaway)一带闲逛,修理收音机——注意,那时他才11岁。

我母亲崇拜她的哥哥,从未怀疑过他将成就一番事业。到了她5岁时,理查德已经以每周2美分的价格雇佣她,让她在他的房间里协助他建造的电子实验室工作。“我的工作是按照他的指令拨动特定的开关,”她回忆道。“我必须爬到一个箱子上才能够到它们。而且,有时候我会把手指伸进火花隙,供他的朋友们开眼界。”晚上,当她要一杯水时,他们称呼她哥哥为“Riddy”,他会通过在空中旋转杯子来演示离心力,使得杯子在运动轨迹的一部分处于倒置状态。“直到有一天晚上,”我母亲回忆说,“杯子从他手中滑落,飞向房间的另一边。”

理查德解释了一个奇迹般的事实:家里的狗、华夫饼机和琼(Joan)本人,都是由原子组成的。他会把她的手放在画框的角落,描述一个直角三角形,然后让她重复说“两直角边的平方和等于斜边的平方”。“我完全不知道那是什么意思,”她说,“但他像念诗一样背诵,所以我也很喜欢跟着背诵。”有一天晚上,他把她从睡梦中叫醒,带她走出家门,沿着街道,来到附近的一个高尔夫球场。他指向天空划过的壮丽光带。那是极光。我母亲就此发现了她的使命。

麻烦就从这时开始了。她的母亲,露西尔·费曼(Lucille Feynman),是一位精明且富有同情心的女性,年轻时曾为妇女选举权游行。然而,当8岁的琼妮宣布她想成为一名科学家时,奶奶解释说这是不可能的。“女人不能做科学,”她说,“因为她们的大脑无法理解那么多东西。”我母亲爬上客厅的椅子,把脸埋在靠垫里哭了起来。“我知道她以为她在告诉我一个不可避免的真相。但是,一个年幼的女孩被告知她所有的梦想都无法实现,这真是毁灭性的。从那时起,我一直怀疑自己的能力。”

那个时代最伟大的化学家玛丽·居里(Marie Curie)是一位女性,但这并没有给她带来任何安慰。“对我来说,居里夫人是一个神话般的人物,”我母亲说,“而不是一个你可以努力效仿的真实人物。”直到她14岁生日——1942年3月31日——她成为科学家的想法才得以复苏。理查德送给她一本名为《天文学》的书。“这是一本大学教材。我开始读,卡住了,然后又重新开始。这种情况持续了好几个月,但我坚持了下来。当我读到第407页时,我看到了一张图表,它改变了我的一生。”我母亲闭上眼睛,凭记忆背诵道:“‘4481埃的Mg+吸收线的相对强度……出自《恒星大气》一书,作者塞西莉亚·佩恩(Cecilia Payne)。’塞西莉亚·佩恩!这是科学证据,证明一位女性能够写出一本书,而这本书又被一本教科书引用。你看,秘密已经揭晓了。”

我母亲在我大约12岁的时候教会了我关于共振的知识。我们在一次露营旅行中,需要木柴生火。我和我的兄弟姐妹找遍了,都没有找到。妈妈发现了一根枯死的树枝挂在树上。她走到树干旁,摇了摇它。“仔细看,”她指着树枝告诉我们。“每根树枝都在以不同的频率摆动。”我们能看到她说得对。那又怎样呢?“看着那根枯死的树枝,”她继续说。“如果我们以恰当的节奏摇动树干,我们可以匹配它的频率,它就会掉下来。”很快,我们就烤起了棉花糖。

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我母亲从1944年进入俄亥俄州奥柏林学院(Oberlin College)开始遭受的虐待,太长且过于密集,无法完全记录。在奥柏林学院,她的实验室伙伴未能充分准备他们报名的高级物理课程,因此我母亲独自完成了所有的实验。她的伙伴做了详尽的笔记,并获得了A。而我母亲只得了D。“他理解他在做什么,”实验室讲师解释说,“而你不行。”在研究生院,一位固体物理学教授建议她将博士论文写在“蜘蛛网”上,因为她在打扫卫生时会遇到它们。她没有采纳这个建议;她的论文题目是“金刚石晶格结构晶体对红外辐射的吸收”。毕业后,她发现《纽约时报》的“求职”版块分为“男性”和“女性”,她无法在男性栏目中刊登广告,而任何需要研究科学家的人只会关注那里。

当时,就连哥伦比亚大学(Columbia University)的女性院长也认为,“明智的母亲”是“女性可以做的最有用的、最令人满意的工作”。我母亲试图做一个明智的母亲,这几乎把她逼疯了。三年里,她烹饪、打扫、照顾我们两个顽固又多话的婴儿。

1964年的一天,她发现自己正准备把沥水架扔过厨房的窗户,于是决定寻求专业帮助。“我非常幸运,”她回忆道,“找到一位足够开明的心理医生,他鼓励我尝试找一份工作。我以为没人会雇佣我,但我还是照他说的做了。”她申请了拉蒙特-多尔蒂天文台(Lamont-Doherty Observatory),出乎她的意料,她收到了三份录用通知。她选择了一份兼职工作,研究太阳风和磁层之间的关系。不久,她将率先宣布,磁层——地球磁场占主导地位且太阳风不进入的空间区域——是开放式的,一侧有一个尾巴,而不是像普遍认为的那样呈封闭的泪滴状。她从此一帆风顺。

我母亲在我大约14岁的时候向我介绍了物理学。我痴迷于蓝草音乐,得知拉尔夫·斯坦利(Ralph Stanley)将带着他的克林奇山男孩(Clinch Mountain Boys)来到镇上。虽然妈妈并不喜欢我这种乡村音乐的品味,但她还是同意带我去了。演出最精彩的部分是小提琴手科利·雷·克莱恩(Curly Ray Cline)演奏的《橙花特快》(Orange Bloom Special),这是一首激动人心的曲子,小提琴模仿火车接近和离开的声音。我母亲站起来跳了一段踢踏舞,然后,让我松了一口气的是,她坐了下来,说道:“好听的曲子,是吧?它基于多普勒效应。”这可不是你期望从科利·雷·克莱恩的曲目中听到的评论。后来,在洛基比尔咖啡馆(Rockybilt Cafe)吃洋葱圈时,她解释道:“当火车驶近时,它的声音频率会升高。当火车驶离时,它的声音频率会降低。这叫做多普勒频移。你看恒星时也能看到同样的情况:如果光源正向你移动,它会向蓝色偏移;如果它正在远离,它会向红色偏移。大多数恒星都向红色偏移,因为宇宙正在膨胀。”

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我无法假装,作为一个男孩,我喜欢有一个科学家母亲的方方面面。当我看到电视上的布雷迪太太(Mrs. Brady)之类的人物时,我有时会希望自己有一个我所认为的、围着围裙的妈妈。然后,突然间,我就拥有了一个。

那是在1971年,我母亲正在加州美国宇航局艾姆斯研究中心(NASA at Ames Research Center)工作。她刚刚在太阳风研究方面取得了一项重要发现,太阳风有两种状态:稳定和瞬态。后者由物质喷发组成,也称为日冕物质抛射(coronal mass ejections),虽然早已为人所知,但极其难以探测。我母亲证明,可以通过太阳风中大量的氦来识别它们。她的事业蒸蒸日上。但当时经济不景气,NASA的预算被削减。我母亲又变回了家庭主妇。在寻找工作的几个月里,她几年前曾困扰她的严重抑郁症又开始袭来。

妈妈从小被教导在遇到困难时要向犹太会堂寻求帮助,在这种情况下,这似乎尤为明智,因为我们教堂的科学家比大多数常春藤盟校都多。我们的拉比是一位著名的民权活动家,他正在为失业的“聪明蛋”组织联谊会。但当我的母亲请求参加其中一次活动时,他却指责她自私。“毕竟——现在有很多男人失业。”

“但是,拉比,”她说,“这是我的人生。”

我记得那天晚上她回家,把食物塞进冰箱,然后拿出吸尘器。她打开它,在地板上前后推了几下,然后关掉它,突然哭了起来。过了一会儿,我也哭了,而我母亲则安慰我。我们一起坐了很久。

“我知道你想让我留在这里,”她对我说。“但我要么做一个兼职妈妈,要么做一个全职的疯子。”

几个月后,妈妈被国家大气研究中心(National Center for Atmospheric Research)聘为研究科学家,我们搬到了科罗拉多州的博尔德。从那时起,她决定“像拉普兰人追逐驯鹿群一样,跟着全国的研究经费走”。她追随经费去了华盛顿特区,为国家科学基金会(National Science Foundation)工作,然后又去了波士顿学院物理系,最后,于1985年,去了喷气推进实验室,她一直待在那里直到现在。在此期间,她解开了北极光的一些奥秘。利用“探索者33号”(Explorer 33)的数据,她证明了北极光发生在太阳风的磁场与地球的磁场相互作用时。

1974年,她成为她所属的专业协会——美国地球物理学会(American Geophysical Union)的官员,并牵头成立了一个委员会,以确保她所在领域的女性能够得到公平对待。1999年,她被评为喷气推进实验室的杰出高级科学家之一,次年获得了NASA杰出科学成就奖章。

她很快就要退休了,但对我母亲这位科学家而言,退休意味着开始一个新项目:将地球气候的近期变化与历史变化进行比较。“考虑到即使是太阳输出的一点点变化,也可能轻易地将长岛变成溜冰场——就像大约10000年前那样——这是一个相当重要的问题。”

1966年那一天,我从韦德尔老师的课堂上回家做的第一件事就是问我母亲我父亲是做什么的。她告诉我他是一名科学家,她本人也是。我问什么是科学家,她递给我一个勺子。“把它放在桌子上,”她说。我让它掉到地上。“为什么它会掉下来?”她问。“为什么它没有飘到天花板上?”我从未想过还有“为什么”的问题。“因为重力,”她说。“勺子总会掉下来,热气球总会升起来。”我又反复扔了几次勺子,直到她让我停下。我不知道重力是什么,但“为什么”这个想法一直在我的脑海里回响。就在那时,我做出了决定:第二天,在学校,我不仅要告诉他们我父亲是做什么的。我还要告诉他们关于我的母亲。

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供图:Jonhenry Righter
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