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太空竞赛背后的女数学家:NASA的“隐藏人物”

2020-03-04  阿里山图...
「她是女性、黑人,做过十年的全职妈妈,却在三十几岁开始为NASA的太空计划从事要求精确度最高,一丁点儿失误都可能导致机毁人亡的轨道计算。美国首位环绕地球飞行的宇航员曾表示,除非经过她的验算,否则拒绝乘机。」

撰文 | 杨枭

编辑 | 李珊珊

2月24日,曾为NASA工作的非裔女数学家凯瑟琳·约翰逊(Katherine Johnson)去世,享年101岁。

凯瑟琳是电影《隐藏人物》原型,曾为NASA早期的太空任务计算了火箭轨道和地球轨道,曾计算过艾伦·谢泼德(Alan Shepard)的太空飞行轨迹,还帮助计算了1969年阿波罗11号登月的轨道。


她去世后,NASA特地发文肯定了她一生的贡献,并对“她打破种族和社会障碍的卓越遗产”表示敬意。

NASA局长吉姆·布里登斯汀(Jim Bridenstine)表示:“约翰逊女士帮助我们的国家扩大了太空领域的前沿,她在这方面取得了巨大的进步,也为女性和有色人种探索太空打开了大门。”

女孩,你会成为一名出色的数学家

1918年,凯瑟琳出生在西弗吉尼亚州的一个小镇上,原名克里奥拉·凯瑟琳·科尔曼(Creola Katherine Coleman)。


从小,凯瑟琳就显现出很强的数学能力,总是迫不及待地想要学习代数和几何,但时代背景并不允许她这样做。

在她成长的小镇,不为八年级以上的非裔美国学生提供公立教育,于是,科尔曼夫妇将他们的孩子送去西弗吉尼亚上高中。凯瑟琳学习成绩优异,14岁高中毕业后,她进入了西弗吉尼亚州立学院,这是一所历史悠久的黑人机构。

大三时,她已经修完了大学提供的所有数学课程。她的导师威廉·沃尔德隆·希弗林·克莱托(William Waldron Schieffelin Claytor)是仅有的第三位从美国大学获得数学博士学位的黑人,为她设计了特殊课程。

“你会成为一名出色的数学家,”他对17岁的凯瑟琳说,“而且我将为你做好这一职业的准备。”她以优异成绩毕业,获得了数学和法语学位。

然而,除了一个公立学校教职外,一名黑人女性不太能找到合适的工作。

1938年,美国最高法院裁定,向白人学生提供公立高等教育的州也必须向黑人学生提供。随后,西弗吉尼亚州州长选择取消种族隔离。凯瑟琳于1940年夏天进入西弗吉尼亚大学,学习高级数学。

然而,由于发现自己怀上了第一个孩子,她退出了大学。成为了一名全职太太,一做就是十年,生育养大了3个女儿,直到后来,在听亲戚说NASA开始招聘女性从事计算方面的工作后,她去了NASA。

穿裙子的计算机部门

1935年,NACA(国家航空咨询委员会,NASA前身)开始雇用具有数学学位的白人女性,以减轻其男工程师手工繁琐的数字处理工作,与该机构的男性科学家不同,大多数人被归类为专业人士,薪资低于男性同行。


然而,随着二战时期对计算的需求比以往任何时候都要大,NACA开始招聘黑人女性数学家。

较早被聘用的是当年开始工作的多萝西·沃恩(Dorothy Vaughan)。1951年,沃恩成为NACA第一位黑人部门负责人,正是在沃恩当职期间,凯瑟琳接受了该机构的工作邀请。

多萝西·沃恩

接下来的五年时间里,凯瑟琳与其他女性一起从事数学计算的工作,她们的部门被称为计算池(computing pool)。

“计算机(computer)”是最初用来形容凯瑟琳及其同事的术语,就像19世纪用来指代专业打字员的“打字机(typewriter)”一样。

凯瑟琳称池中的女性是虚拟的“穿裙子的计算机”,这些“计算机”的主要工作是从飞机的黑匣子中读取数据,分析诸如减轻飞机风阻之类的数学任务。

为了遵守州种族隔离法和20世纪初引入的联邦工作场所隔离法,作为非裔女性,凯瑟琳不仅要与男性隔离,还要与白人女性隔离。她们使用隔离的卫生间,隔离的办公室,吃饭时也有专属的“黑人”隔离区。

不过,是金子总会发光的。有一天,凯瑟琳(和一位同事)被临时指派来帮助飞行研究团队做计算,当时飞行团队中没有女性成员。然而,她的解析几何能力得到了男性上司和同事认可。

“他们忘了让我回到池子”,随后,她被调任至兰利飞行研究的制导与控制部门。

在后来接受WHRO-TV采访时,凯瑟琳表示她“没有感到在NASA的偏见,因为那里的每个人都专注于做研究。你有一个使命,并且一直在努力,这很重要。”

从1958年到1986年退休,凯瑟琳一直担任航空技术专家,她计算了1961年5月5日太空人阿兰·谢泼德的太空飞行轨迹,她还计算了他1961年水星飞行任务的发射窗口。她为电子故障绘制了宇航员的备用导航图。

当NASA首次使用电子计算机计算,美国首位环绕地球飞行的宇航员约翰·格伦(John Glenn)在地球周围的轨道时,格伦特意要求指派凯瑟琳进行验算,格伦表示,除非是她验算的,否则他拒绝乘机。

“我和别人一样好”

在NASA成立之初,女性不被允许在报告中署上自己的名字。

1960年,凯瑟琳的合作者泰德·斯科平斯基(Ted Skopinski)要离职,主管敦促斯科平斯基早点完成报告,斯科平斯基告诉主管,凯瑟琳“可以独立完成这项报告,反正她已经完成了大部分工作”。于是,阴差阳错的,凯瑟琳完成了这项报告,并在上面署了名。成了第一个在NASA飞行研究部门的报告上署名的女性。

除了论文署名外,NASA早期的科学简报会是“闭门会议”,只允许男性参与。
凯瑟琳质问男性成员,她加入会议是否违反某项规定。她的男同事们经过一番苦思冥想后,发现并没有法律不允许她们加入。因为她,女性开始参与NASA的科学简报会议。

从NASA退休后,凯瑟琳成为了数学教育的公开倡导者,发表了广泛的讲话并参观了学校。

2015年,她被授予总统自由勋章。

2016年,电影《隐藏人物》(Hidden Figures,又译《NASA无名英雌》)上映,以凯瑟琳及另外两位NASA非裔女性为原型,讲述了她们在太空竞赛与种族歧视的时期,通过努力帮助NASA进入太空的故事。该电影获得奥斯卡最佳影片、最佳女配角和最佳改编剧本三项提名。
电影《隐藏人物》
1956年,凯瑟琳的第一任丈夫因脑癌去世,她于1959年与美国陆军上尉詹姆斯·约翰逊结婚,詹姆斯于2019年去世,终年93岁。

她拥有6个孙辈和11个曾孙,她鼓励她的小朋友和学生从事科学和技术事业。

她的一生热爱自己的工作,“我爱它的每一天,没有一天我不为去上班而兴奋不已。”

她说:“我从不自卑。我和其他人一样好,但不比他们更好。”

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