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《海外华人妇女》

美籍华裔女天文物理学家马中珮
希望能探索到更多的黑洞

凤凰卫视

    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,都充满想像。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。来自美国伯克利加州大学的华裔女天文物理学家马中珮,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资讯和依据。

这只是个开始

    现年45岁的马中珮来自台湾,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。她说自己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。凭藉对宇宙起源和人类未来命运的一股狂热,她在天文物理的研究路上坚持探索。
    2007年,马中珮从伯克利加大、德州大学奥斯丁分校、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,开启黑洞研究计画。
    利用夏威夷毛纳基的三种不同望远镜设备,2011年6月,马中珮与研究小组发现在距离地球约三亿光年的两个椭圆形星系内,存在两个巨大的黑洞。马中珮介绍说,大黑洞一般住在大的银河系中,那些银河系均为大家所知,所以他们就到附近好几百万、好几亿光年之外的银河,看其中心有没有黑洞的现象。观测的过程花费了研究小组不少心思,因为黑洞看不见,必须靠离黑洞最近的星球轨道反射来测量,观测的星球必须距离黑洞1000光年之内。但是毕竟是在地球的三亿光年以外,研究团队必须观察得非常仔细,才能准确测量黑洞的品质。
    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。马中珮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,最终发现两个品质是太阳系100亿倍大的黑洞。而在此之前,已知最大的黑洞品质约达太阳的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,着名的《自然》期刊刊登了马中珮和研究生Nicholas McConnell共同发表的论文,公佈研究小组在距离地球3亿光年的银河系,观测到两个品质各相当于太阳100亿倍的超级大黑洞。这一观测结果的得出实属不易,上一次发现最大的黑洞,还是在33年前,而且马中珮研究组新发现的黑洞品质是上一次发现的两倍。
    马中珮和研究小组的发现让天文界为之震动,同时也让天文爱好者们兴奋不已。黑洞和银河系关係紧密,越大的银河中能找到的黑洞也越大,而对黑洞的瞭解越多就越能帮助人类瞭解银河系的产生。“银河系中有上万个星球,太阳系只是其中之一;而宇宙中又有上亿个不同的银河系,我们真的是很淼小。”马中珮目前的研究成果,只是在分析了三个银河系的基础上完成,正在分析的还有五六个银河系的资料。由于天文望远镜在夏威夷的天文台,同时也需要排期等待,她希望未来能够观测到更多银河系的黑洞。在研究暗物质和暗能量的过程中,马中珮发现我们所知的元素週期表中的元素只占宇宙的4%,“这表示96%那些不发光的都是人类看不到的暗物质或者暗能量。”
    回想四年来的研究过程,马中珮和Nicholas McConnell感慨颇多。枯燥的资料分析与测量,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。马中珮则说,“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。”
    研究团队表示,发现这两个黑洞只是开始,目前还有五六个银河,等待进行资料分析,希望能探索到更多的黑洞。

一切从兴趣出发

    马中珮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。
    马中珮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,16岁获得台湾青少年小提琴大赛冠军,虽然她最终选择把研究物理作为终身职业,但她对音乐的热忱并没有消减,在麻省理工学院求学期间,她还获得学院音乐系提供的奖学金,成为交换学生到波士顿新英格兰音乐学院修习小提琴。她被媒体称作是“左手做物理,右手拉小提琴”的女科学家。
    马中珮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,马中珮的回答是,“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,马中珮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,就会先计画好时间表。在拿到博士学位前两年,马中珮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。对于马中珮来说,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。”
    马中珮出生于台湾新闻世家,但她并没有继承家庭的传统,反而是早早显露出对于物理天文的兴趣,从小就想要做太空人、物理学家的马中珮在台湾北一女中读高二时,便自行决定要出国念书。马中珮高中二年级时进入麻省理工学院攻读天文物理及宇宙学,直至博士毕业;博士后在加州理工学院完成。她在宾州大学天文及物理系先后担任助理教授和副教授,2002年开始在伯克利加大出任天文物理学教授。马中珮2003年获得美国“迈尔夫人奖”,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。在此之前,她还荣获了海外华人物理协会2000年杰出年轻研究学者奖,1997年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。
    很多人都好奇,为何马中珮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,这是马中珮父母教育她时留给她的最好的财富。九岁的时候,马中珮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珮说,“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。”

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。总结自己走过的路,马中珮觉得,“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。”
    在马中珮看来,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麽多问题,地球却只是宇宙中淼小的一点。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。”
    马中珮这位震动世界天文学界的美籍华裔女天文物理学家,获得凤凰卫视等十余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。
 


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