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马中佩 最大黑洞的发现者
2013-3-1 16:04:23     编辑:yuxuantang   文字大小:【】【】【】    【打印本页】【关闭本页

 二十世纪以来,在爱因斯坦和霍金等伟大的科学家的努力之下,我们对宇宙的认知不断突破,但是仍然不能窥其全貌。

2012年1月,美国加州大学伯克利分校华裔天文学家马中佩带领的研究团队,发现了科学界迄今所知最大的两个黑洞。
对于普通人来说,黑洞,那是一个神秘的世界。人们对于有关黑洞的种种,都充满想象。世界上从事黑洞研究的科学家很多,但是,要发现它们却不容易。二十世纪以来,在爱因斯坦和霍金等伟大的科学家的努力之下,我们对宇宙的认知不断突破,但是仍然不能窥其全貌。

有这么一位东方女性天文物理研究者,她颠覆了大家对传统天文物理的认知,带领研究小组花费四年时间,观测到人类迄今为止所知宇宙最大两个黑洞,为人类揭开黑洞的神秘面纱提供了更多可靠的信息和依据。她就是美国伯克利加州大学的华裔女天文物理学家马中佩。她优雅、时尚,还是一位热爱音乐,热爱生活的母亲。

发现最大黑洞

提起天文物理学家,人们想到的往往是头发苍白、老态龙钟的形象。但是华裔女科学家马中佩却带给了人们不一样的感觉。现年47岁的马中佩生于1966年,是宇宙论与粒子天文物理学家,在伯克利加州大学担任教授。
马中佩来自中国台湾的一个新闻世家,其父亲马骥伸是知名新闻学者,母亲是资深媒体人黄肇珩。马中佩从小就喜欢阅读科幻小说,初中时就读于复兴中学和北一女中,高二时从台北市立第一女中直接跳级,赴美求学,在麻省理工学院攻读天文物理及宇宙学,并一路取得物理学博士学位。据母亲黄肇珩回忆,马中佩从小就对天文学极感兴趣,认真夜观天象,从来不是为了好玩或睡不着觉才临时起意。有时,她甚至在凌晨三点要求妈妈陪着她登上台北自家屋顶,观看星星和月全食。马中佩说自己12岁起就知道自己将来要做的事,那就是研究物理和天文学,成为杰出的物理学家。

2007年,马中佩从伯克利加大、德州大学奥斯汀分校、多伦多大学、密西根大学及亚利桑那州国家光学天文台找来八位志趣相投的研究生和教授,与她指导的27岁研究生Nicholas McConnell一起组成研究小组,开启黑洞研究计划。
科学界一直认为有黑洞的存在,但是它并不能被直接观测到,因为强大引力会把一切都往内拉,甚至包括原本可以让外界发现黑洞存在的光线和其他辐射线。马中佩和研究小组用三个在地面的天文望远镜,一个在卫星上的哈柏望远镜,历经无数次运算,最终发现两个质量是太阳系100亿倍大的黑洞。而在此之前,已知最大的黑洞质量约达太阳的68亿倍,比起新发现的黑洞,算是小巫见大巫。这两个黑洞规模庞大可能是因为不只有能力吞噬行星和恒星,同时也能吸进小星系,此过程可以长达数十亿甚至数百亿年。2011年12月8日,国际学术期刊《自然》杂志公布了他们的这一发现。

回想四年来的研究过程,马中佩和Nicholas McConnell感慨颇多。枯燥的数据分析与测量,整个的研究过程,靠的是天时地利人和。“每年我们都要飞到夏威夷或德州一两次,那是我们使用天文望远镜的所在地,仅是这一两天得到的资料,就够我们接下来研究好几个月,然后我们又回到电脑前。”Nicholas McConnell说。马中佩则说,“申请天文望远镜的时间也很关键,使用需要排队,好不容易分配上的那几夜,去观测时又碰上天气不好,或者仪器故障。”

马中佩在接受美国广播公司采访时说:“我会将黑洞比喻成潜伏在太空的一个怪兽,你看不见它,但在靠近它时,它就会把你吸进去。黑洞是宇宙内引力最大的区域。”通常情况下,在两个星系合并时,它们会形成一个更大的星系,它们的黑洞也会合并,形成一个更大的黑洞。“我感到非常兴奋,因为通过对这些黑洞进行研究能够帮助我们进一步了解星系如何形成。我们认为它们在母星系形成时形成。让我感到非常好奇的是,这些黑洞如何拥有如此巨大的质量。它们潜伏在一个很小的区域内,质量却是一个天文数字。”马中佩和她的研究小组表示,发现这两个黑洞只是开始,目前还有五六个银河,等待进行数据分析,希望能探索到更多的黑洞。

一切都要从兴趣出发

马中佩的超级大黑洞观测论文发表之后,震惊了全球天文学界。人们惊讶地发现,这位柏克利大学的华裔天文物理学家,不但是天文物理学界中少数的女性,更是其中的佼佼者。如果单从学术角度来看,马中佩是一个不折不扣的“女强人”,但她却没有通常那些女强人的“强势”。生活中的马中佩热爱音乐,并与音乐结下了不解之缘,被学界称为是“左手做物理研究,右手拉小提琴”的女科学家。

马中佩四岁开始学习拉小提琴,她在音乐方面也曾被视为天才儿童,八岁开始在儿童交响乐团表演,不过,她对物理天文和音乐同样着迷,九岁时音乐老师问她想不想到维也纳学音乐,马中佩的回答是,“不要学音乐,要当太空人。”因为她觉得,“物理学家可以玩音乐,音乐家却无法研究科学”。最终,她选择了研究物理天文作为自己的终身职业,但对音乐的爱好也一直没有放弃。

在大学和研究所期间,马中佩学习物理和音乐的比例大概是各一半,暑假没有课业压力的时候会多学一点小提琴,期考的时候就多念一点书。有时候碰到演奏会和考试撞期,就会先计划好时间表。大学时代,马中佩一边选择拿麻省奖学金,一边在新英格兰音乐学院修小提琴,后来还与麻省的教授组建乐团。在拿到博士学位前两年,马中佩决定把小提琴停一下,先在事业上冲刺。到伯克利之后,工作上更忙碌,玩音乐反而成为一种生活的调和。对于马中佩来说,物理天文和音乐在她人生中都占相当重要的地位。“我大学到现在认识的朋友,如果不是经过物理,就是透过音乐认识的,等于对我的人生开启一个不同的面向,让我接触到另一个很美的世界。”马中佩与丈夫也是因音乐而相识。丈夫在大学里担任音乐教授,是一位中提琴家。如今,他们两人每年都应邀参加表演。

很多人都好奇,为何马中佩能同时将物理和音乐都“玩得很转”?对于这个问题,她自己的看法是,一切从兴趣出发,慢慢进步,熟能生巧,进而越发感兴趣,科学是如此,音乐也是如此。另外还有就是自主与独立,这是马中佩父母教育她时留给她的最好的财富。九岁的时候,马中佩曾经为了观测月全蚀半夜不睡觉,父母也不但未阻拦女儿探索星空的热情,还拿着毯子上楼陪她一起观看。“我从小就很独立,有自己的看法,如果不是错误的事情,父母还是会放手让我去做。母亲觉得职业音乐家的生活好像不是很平衡,但是如果我想做,他们还是会支持我。”谈到对孩子的教育,也已身为人母的马中佩说,“其实很多小孩都很有自己的主见,如果父母常常否定、打压小孩的想法,可能就会磨灭了他们的自主性。”马中佩3岁的儿子活泼可爱,也开始学习拉提琴,但马中佩却从不勉强儿子,因为她深知“学琴很苦”,一切都要从兴趣出发。


天文让你看生命更宏观

在世界物理天文学界,女性研究者并不多,而能在这一学科上取得卓越成就的,那就更是少数。2011年12月8日《自然》发表柏克莱加州大学华裔女天文物理学家马中佩和研究生麦克尼尔共同发表的论文,公布研究小组在距离地球3亿光年的银河系,观测到两个质量各相当于太阳100亿倍的超级大黑洞。

一连发现两个黑洞,并且单个品质是33年前发现的黑洞的两倍。迄今为止,这是人类所知宇宙最大的两个黑洞。“我们原来的计划不是为了要创记录,我们是为了了解宇宙里这些很大很大的星系,比我们的银河(系)大很多的这些星系,它的来源是什么?那时候我们才发现,这些最大的,宇宙最大的,质量最高的黑洞也可能在这些最大的星系的中间。所以我们的目的是了解,所以有点碰巧,刚好这两个是创记录的。”马中佩这个带有东方女性气质的物理学家受到了业界的认可和关注。

凭借对宇宙起源和人类未来命运的一股狂热,马中佩在天文物理的研究路上坚持探索,在科学的道路上获得了一个又一个成就。1997年,她得到表彰宇宙天文学杰出学者的“安妮卡农奖”,这也是该奖设立63年来首位华裔得主。2000年,她以“微中子宇宙学研究”获得了海外华人物理协会年度杰出年轻研究学者奖;2001年,获得了海外华人物理学会杰出青年研究人员奖;2003年,获得了由美国物理学会颁发的迈尔夫人物理奖。这一奖项为了纪念历史上第二位女性诺贝尔奖得主迈尔夫人而专门设立的,主要颁给获博士学位十年内展现具体物理成就的高潜力女性。2012年,马中佩获得世界日报、凤凰卫视等十多家知名华文媒体和机构联合推选的“影响世界华人大奖”提名。

总结自己走过的路,马中佩觉得,“以天文物理为工作的职位非常的少,如果想要朝这个方向发展的话,大部分就是留在学术界。像我们学校申请硕士、博士都是百里挑一,拿到博士学位后又要做博士后研究、申请教授职位,每一步都是越来越难。现在经济不景气,很多人卡在不同的环节。还是兴趣最重要,只有你内心喜欢,才能支撑你继续下去。”

在马中佩看来,学天文最大的一个好处,就是开启你的视野,看事情会用一个比较宏观的角度去思考。“有时候会觉得地球上有这么多问题,地球却只是宇宙中渺小的一点。对我而言,死亡只是生命的逝去,我并不害怕自身的死亡。我觉得死亡比较可怕的是对周遭人的影响,对活着的人有比较难面对的问题。”

历程评述:
马中佩和她的研究团队所发现的,在距离地球3亿光年的银河系,两个质量各相当于太阳100亿倍的超级大黑洞,为世界天文界的前进发展做出了重要贡献。在当今的天文物理学界,女性研究者可谓凤毛麟角。华裔女科学家马中佩就此颠覆了大家对固有的科学家形象的认知,带着东方女性特有的魅力横空出世,带给了人们不一样的感觉。 文/王帅

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