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10月6日，2020年诺贝尔物理学奖揭晓：英国数学物理学家罗杰·彭罗斯、德国天体物理学家莱因哈德·根泽尔、美国天文学家安德烈亚·米娅·盖兹因发现并证实“宇宙最黑暗的秘密”——黑洞而获奖。
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诺贝尔基金会决定将奖金的一半授予彭罗斯，以表彰他“发现广义相对论预测黑洞的形成”，另一半授予根泽尔和盖兹，以表彰他们“发现银河系中心的超大质量和高密度物体”。
盖兹是继1903年的居里夫人、1963年的玛丽亚-梅耶和2018年的唐娜之后，第四位获得诺贝尔物理学奖的女科学家，也是历史上第一位获得诺贝尔奖的女性天体物理学家。
物理学，尤其是探索宇宙奥秘的天体物理学，一直被公众认为是男性主导的领域，但盖茨不这么认为。“我希望激励其他年轻女性进入这个领域。这是一个有趣的领域。如果你对科学充满热情，你可以做很多事情，”她说。
图片由加州大学洛杉矶分校提供
高中教师助力传递科学梦想
盖茨1965年出生于纽约，父亲来自意大利罗马的一个犹太家庭，母亲来自马萨诸塞州北阿特尔伯勒的一个爱尔兰天主教家庭。
十几岁时，盖茨曾想成为一名芭蕾舞演员，但她的梦想最终被科学点燃。她说：“我绝对是人类首次登陆月球的产物。我告诉妈妈，我想成为一名女宇航员。”盖茨的母亲并不认为她异想天开，而是支持她坚持梦想，鼓励她学习科学。
她对数学和科学的热爱可以追溯到她在海德公园的童年，当时她对美国宇航局的阿波罗发射很着迷。她经常熬夜凝视星空高中物理的天体，思考宇宙起源的问题：
“时间的开始和结束是什么？
宇宙的边缘在哪里？
在已有130亿年历史的宇宙中，我们如何看待10万年前我们微小的存在？”
从芭蕾舞演员到宇航员再到天体物理学家，这个梦想确实是一次巨大的跨越，而她对数学和科学的热爱最终转向了天文学。“我热爱数学，”盖茨说，“我原本是学数学的，后来改学物理。”
在人生最重要的阶段，盖茨有幸遇到了一位影响她走上科学之路的女性榜样——高中化学老师朱迪思·基恩。1983年，盖茨从芝加哥大学实验学校毕业贝语网校，这是一所从幼儿园到高中的学校，以其开创性的教学方式而闻名。在那里，高中化学老师基恩让她对自然科学产生了浓厚的兴趣。基恩严谨的逻辑和理性的思维让她看到了女性从事科学的魅力。
芝加哥大学实验学校徽章
“她是我唯一的女性科学导师，”盖茨在 2006 年接受 PBS NOVA 采访时谈到基恩时说道。“对我来说，早期拥有一位女性榜样非常重要。”
80 岁的基恩在周二接受媒体采访时称盖茨是一位“优秀学生”。她说：
“能教出如此特别的学生是每个老师的梦想。安德里亚的优秀是毋庸置疑的，她特别关注自己的兴趣。安德里亚对教学和指导学生，尤其是女孩表现出的浓厚兴趣也让我特别自豪。”
左边是基恩，两人在90年代盖茨演讲时合影。
照片由芝加哥大学实验学校网站提供
在男性主导的物理学领域奋斗
盖茨在以男性为主的天体物理学领域工作，她从阿梅莉亚·埃尔哈特等强大女性身上寻求灵感。“你必须有强烈的自我意识，才能相信在这个领域工作是可以的，”她说。
诺贝尔物理学奖主席戴维·哈维兰德表示：“今年获奖者的发现为致密和超大质量物体的研究开辟了新领域。但这些奇异物体仍引发了许多需要解答的问题，并推动着未来的研究。不仅关于它们的内部结构，还包括如何在黑洞附近的极端条件下测试我们的引力理论。”
彭罗斯利用巧妙的数学方法探索了爱因斯坦的广义相对论。他的研究揭示了广义相对论如何预测黑洞的形成。这些空间和时间的怪物会捕获进入其中的一切。任何东西，甚至光，都无法逃脱黑洞。根泽尔和盖兹发现，银河系中心有一个看不见的、极重的物体控制着恒星的轨道。超大质量黑洞是唯一已知的解释。
1987年，盖茨获得麻省理工学院物理学学士学位，1992年获得加州理工学院博士学位，师从杰里·诺伊格鲍尔。自1994年起，她一直担任芝加哥加州大学洛杉矶分校教授。
盖兹因其关于恒星形成和银河系中心黑洞的革命性发现而在科学界广为人知。20 世纪 90 年代初，她证明了宇宙中的大多数恒星都是同时诞生的，因此大多数太阳系都有两个“太阳”，而不是一个。大多数恒星系统都是双星系统的发现意味着我们不能再使用单太阳系统作为恒星诞生的模型。
资料来源：加州大学洛杉矶分校：恒星轨道揭示黑洞的位置
她对黑洞的执着迷恋促使她加入了加州大学洛杉矶分校 (UCLA) 的教职员工队伍。在过去十年中，盖兹和她的天文学家团队 (UCLA 银河中心小组) 使用世界上最大的望远镜观测距离地球 25,000 光年的银河系中心。
他们首创的“自适应光学”技术可以变形望远镜的镜面以补偿地球大气层造成的扭曲，从而穿透巨大的星际气体和尘埃云，生成比以前分辨率高 10 到 30 倍的银河系中心图像。
他们以更高的精度成功绘制了银河系中心最亮恒星的轨道，强烈暗示我们银河系的核心是一个巨大的黑洞，其质量是太阳的三百万倍。
盖兹指出，发现这个巨大的黑洞引发的问题比答案还多。所有星系的核心都有巨大的黑洞吗？中心黑洞周围是什么——一群较小的黑洞？暗物质晕——有质量但不发光的物体？这些问题的答案可以帮助科学家解决一些激发盖兹童年想象力的宇宙学谜题。
作为研究人员，盖茨享有选择自己科研课题的自由。在设计实验时高中物理的天体，她首先会问自己一个问题：目前最有趣的问题是什么？我能在哪些方面做出贡献？
她说：“如果我有了一个好主意，那么我就能够奢侈地去实现它。”
正是这种研究与教学之间的平衡使她的职业生涯如此充实，她感到有责任鼓励对物理感兴趣的年轻女性“去追求”，获得研究经验并在数学和普通科学方面打下坚实的基础。
盖茨发现，接触更多人的最好方式就是教学。研究是一项孤独而长期的工作，只有同事才能充分欣赏；研究虽然可以解决问题，但要花很多年才能知道你是否问对了问题。教学可以得到即时反馈。她说，根据学生的表情，她可以知道当天自己教得好不好。
当盖兹还是加州理工学院的博士生时，她去说服管理层，年轻物理学家缺乏足够的女性榜样，她的存在可以鼓励年轻女性从事天体物理学事业，尽管研究生不被允许教授大一物理课程。这就是她进入教学界的初衷。她对学生的关心和对教学的投入为她赢得了学生的钦佩，他们授予她加州理工学院教学奖，该奖项通常只颁发给教师。
为了帮助学生消除对物理的恐惧并促进他们的学习，盖茨甚至在考试和讲座中使用动画片。
虽然盖茨如今是加州大学洛杉矶分校的教授，但她仍然热爱教授本科课程。她在学校担任讲师时曾说：“在这里我能发挥出自己最大的潜力，并证明女性也能从事物理科学研究。”
盖茨不遗余力地鼓励女性加入天体物理学领域。她甚至还为3-5年级的儿童写了一本书——《你可以成为一名女宇航员》。在书中，她描述了自己一生中遇到的挑战，对挑战的热爱如何帮助她成为一名科学家，以及她如何利用哈勃望远镜等设备研究宇宙（尤其是恒星的诞生）。她还用简洁易懂的语言向孩子们介绍了一些天体物理学概念，例如波长和光年。
除了教学、公开演讲、参加国际天体物理学会议、从事天体物理学研究、撰写提案和发表研究成果外，盖茨还是两个孩子的母亲。
在接受媒体采访时，当被问及如何应对角色变化和压力时，她说：“你扔出的球要比你能接住的要多，成功的人知道哪些球该接，哪些球该丢。”
参考：
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