Wywiad z Jocelyn Bell Burnell /Interview with Jocelyn Bell Burnell

O mgławicach i zorzach, czyli poznajcie marcowe dziewczyny

William Herschel, utalentowany kompozytor i muzyk, który w 1757 roku wyemigrował do Anglii z rodzinnego Hanoweru, w latach 70. XVIII wieku wpadł jak przysłowiowa śliwka w kompot, kiedy natknął się na książkę pt. Optyka. Znalazł tam m.in. instrukcję budowy teleskopu. Od sąsiada pożyczył niezbędne narzędzia i z pomocą brata zbudował od podstaw swój pierwszy teleskop. Niewinne zajęcie wkrótce przerodziło się w pasję, a William rozwinął imponującą produkcję – w ciągu kilkunastu lat zbudował ponad 400 urządzeń optycznych do obserwacji nieba, w tym największy wówczas teleskop na świecie o długości 12 metrów. Rzecz jasna jak już się miało pierwszy teleskop, trzeba było go wypróbować, badając nocne, rozgwieżdżone niebo. Z muzyka Herschel przeistoczył się w jednego z najwybitniejszych astronomów swojej epoki: w ciągu kolejnych 50 lat wypatrzył Urana (w 1781 roku) - pierwszą planetę odkrytą od czasów starożytności; następnie dwa księżyce Urana oraz szósty i siódmy księżyc Saturna, ponad 800 podwójnych i wielokrotnych układów gwiazd oraz 2500 mgławic.

Zajęty konstruowaniem i doskonaleniem swoich teleskopów William był tak pochłonięty pracą, że szkoda mu było czasu nawet na robienie przerw na posiłki. Dlatego prosił swoją o 12 lat młodszą siostrę, by go karmiła, kiedy on szlifował zwierciadła. Caroline dołączyła do brata w 1772 roku – dobrze się stało, bo w rodzinnym Hanowerze czekały ją bardzo niewesołe perspektywy.

Nie takie wcale głupie dziewczątko…

Caroline urodziła się 16 marca 1750 roku. We wczesnym dzieciństwie zachorowała najpierw na ospę, a niedługo potem na tyfus. Ospa zostawiła na jej twarzy blizny, a tyfus spowodował, że wcześnie przestała rosnąć, osiągając wzrost zaledwie 130 cm. Kiedy się w XVIII wieku nie grzeszyło urodą, w powszechnym mniemaniu nie miało się szans na męża. A skoro tak, matka Caroline uznała, że córka idealnie nadaje się na służącą. Taką, co to umie tylko czytać i liczyć do 100. Nawet nauka haftu budziła sprzeciw: po jakie licho umiejętność haftowania komuś, kto ma tylko szorować podłogi? Ojciec ukradkiem uczył Caroline i jej rodzeństwo muzyki, filozofii i astronomii, ale on często wyjeżdżał, a matka edukację swoich dzieci uważała za zbędny luksus, niechętnie godząc się na dokształcanie czterech braci Caroline. Córki miały się przyuczać do prac domowych.

W 1772 Caroline zamieszkała wraz z bratem w Bath, słynnym kurorcie angielskim. Tam przez jakiś czas zarabiali na życie występami muzycznymi – Caroline była utalentowaną śpiewaczką.  W ich codzienność coraz bardziej jednak wkradała się fascynacja kosmosem. William budował coraz większe i potężniejsze teleskopy, więc potrzebował kogoś, kto wesprze go w sporządzaniu notatek z obserwacji. O pomoc zwrócił się do Caroline, ale najpierw przeprowadził dla niej przyspieszony kurs algebry, geometrii i trygonometrii. Notowanie wykrzykiwanych przez Williama współrzędnych i dokonywanie obliczeń było z początku ciekawym wyzwaniem, lecz wkrótce Caroline zapragnęła własnych obserwacji. William specjalnie dla niej skonstruował teleskop, którym zaczęła przeczesywać niebo – z dobrym skutkiem, bo niedługo potem wypatrzyła swoją pierwszą gromadę gwiazd, znaną dzisiaj pod nazwą NGC 2360. W ciągu następnych lat odkrywała kolejne gromady, mgławice oraz osiem komet. Uzupełniła także katalog gwiazd sporządzony kilkadziesiąt lat wcześniej przez angielskiego astronoma Johna Flamsteeda o 560 obiektów. Umiejętności i praca Caroline spotkały się z uznaniem króla Jerzego III, który przyznał jej oficjalne stanowisko naukowe i pensję w wysokości 50 funtów rocznie. Warto podkreślić ten fakt – pensja dla kobiety za badania naukowe była w XVIII wieku czymś doprawdy niespotykanym!

 

                     Gromada NGC 2360, odkryta przez Caroline Herschel.

Po śmierci brata w 1822 roku Caroline wróciła do Hanoweru. Tam też uzupełniła i uporządkowała katalog ponad 2500 mgławic i gromad gwiazd, nad którym pracowała z Williamem. Następnie katalog ten rozwinął John Herschel, syn Williama. Potem, jeszcze do lat 90. XX wieku, był on poprawiany i poszerzany. Dopiero w latach 20. XX wieku, nawiasem mówiąc dzięki innemu kobiecemu odkryciu, astrofizycy zorientowali się, że Droga Mleczna to jedna z wielu galaktyk we wszechświecie, a spora część obiektów odkrytych przez Herschelów to w istocie nie mgławice, a odległe galaktyki. John Herschel napisał o Caroline w swoim dzienniku: „W ciągu dnia osowiała i markotna, im bliżej wieczora, tym bardziej wstępuje w nią życie; potrafi nawet zacząć śpiewać i tańczyć”. W uznaniu jej zasług Royal Astronomical Society (Królewskie Towarzystwo Astronomiczne) przyznało Caroline Herschel, jako pierwszej kobiecie w historii, honorowe członkostwo i złoty medal. Otrzymała także członkostwo w Royal Irish Academy (Irlandzkiej Akademii Królewskiej) oraz – w dniu swoich 96 urodzin – złoty medal od króla Prus za wkład w rozwój nauki. Nieźle, jak na osobę, która miała tylko nauczyć się czytać i liczyć do 100, prawda?

Bardzo ważna strona z pewnej książki

Caroline Herschel zmarła w 1848 roku dożywszy słusznego wieku 98 lat, a 79 lat później, już w całkiem innej epoce i w dość odległym od Hanoweru Nowym Jorku urodziła się Joan Feynman. Jej narodzin z niecierpliwością wyczekiwał o 9 lat starszy brat, Richard Feynman, znany dzisiaj jako jeden z najwybitniejszych fizyków teoretyków wszechczasów. Kiedy Joan miała dwa lata, Richard stał się jej pierwszym nauczycielem. Zaczynali od prostych zagadek matematycznych: Joan miała odpowiadać na takie pytania, jak „ile to jest jeden dodać jeden”, a za każdą prawidłową odpowiedź Richard pozwalał jej ciągnąć się za włosy, robiąc przy tym śmieszne miny. W wieku 5 lat Joan została „asystentką” Richarda w jego domowym laboratorium. To od niego po raz pierwszy dowiedziała się, że materia składa się z atomów, a zanim poszła do przedszkola potrafiła w odpowiedniej kolejności wymienić wszystkie planety Układu Słonecznego.

Ojciec Feynmanów, Melville, był drobnym przedsiębiorcą, ale w chwilach wolnych czytał każdą popularnonaukową książkę, jaka wpadła mu w ręce. Zamiast bajek na dobranoc, dzieci słuchały o gwiazdach, narodzinach życia na ziemi lub wędrówkach kontynentów. Matka Lucille wychodziła z założenia, że w trudnych czasach wielkiego kryzysu jedynym sposobem, by uczynić życie bardziej znośnym, jest śmiech. Wraz z Richardem nieustannie się wygłupiali – Joan wspomina w wywiadach, że wspólne posiłki stawały się niemożliwe, kiedy Joan i Melville tarzali się na podłodze ze śmiechu.

Sielankę zburzył nieco dzień, kiedy ośmioletnia Joan radośnie oznajmiła rodzicom, że zostanie fizyczką. W odpowiedzi usłyszała od mamy: „Kobiety nie mogą się zajmować naukami ścisłymi, ich mózgi nie są do tego zdolne.” Lucille na pewno nie powiedziała tego z chęci upokorzenia córki – przecież sama jako nastolatka maszerowała w masowych demonstracjach domagających się praw wyborczych dla kobiet. Jednak był rok 1935 i stereotypy dotyczące intelektualnych predyspozycji kobiet i mężczyzn były głęboko zakorzenione. Już jako całkiem dorosła i ukształtowana uczona Joan Feynman nieraz wspominała, że choć do matki nie może mieć pretensji, w tamtym momencie była zdruzgotana tym, co od niej usłyszała. Jedyna kobieta w świecie nauki, o której istnieniu wiedziała – Maria Skłodowska-Curie - wydawała jej się jakąś mityczną, nierealną personą, wyjątkiem potwierdzającym regułę. Wypowiedź Lucille na jakiś czas skutecznie podkopała wiarę w marzenie małej dziewczynki.

Słów matki najwyraźniej nie przyjął do wiadomości Richard, bo przez kolejne lata wciąż zachęcał Joan do zgłębiania tajemnic wszechświata. Pewnej nocy obudził ją i zaprowadził na pobliskie pole golfowe. Tam po raz pierwszy ujrzała coś, co na długo zapamiętała jako „zielone pasma światła tańczące po niebie”. „To zorza polarna. Nikt nie wie, co ją powoduje” – powiedział Richard. Czy już wtedy Joan mogła się spodziewać, że to ona, jakieś 20 lat później, stanie się pionierką badań nad powstawaniem tego widowiskowego zjawiska?

Tuż przed wyjazdem na studia Richard obiecał Joan (i obietnicy dotrzymał), że odpowie na każde naukowe pytanie, jakie mu prześle. Zostawił też książkę o historii astronomii ze wskazówką, jak ją czytać: „Jeśli dojdziesz do miejsca, w którym czegoś nie rozumiesz, zacznij czytać od nowa.” W tej książce, na stronie 407 Joan natknęła się na sylwetkę Cecillii Payne-Gaposchkin, brytyjskiej astrofizyczki, która kilka lat wcześniej odkryła, że gwiazdy składają się głównie z wodoru i helu. Okazało się, że w świecie nauki była nie tylko Maria Skłodowska-Curie.

W Oberlin College, gdzie Joan rozpoczęła studia w 1944 roku, na wydziale fizyki oprócz niej studiowały jeszcze tylko dwie dziewczyny. Pod koniec studiów jeden z profesorów poradził Joan, by rozważyła napisanie pracy doktorskiej ze struktury  pajęczyn, na jakie z pewnością natyka się podczas sprzątania. Nie przyjęła jego rady, bo zamiast o pajęczynach napisała pracę na temat absorpcji promieniowania podczerwonego w kryształach.  Po doktoracie przez trzy lata rozglądała się za pracą, w końcu udało się zaczepić w Lamont Observatory na Columbia University. Laboratorium zajmowało się geofizyką, a dziedziną, którą wybrała Joan były zmiany w ziemskim polu magnetycznym oraz procesy oddziaływania ziemskiej magnetosfery z wiatrem słonecznym. W ciągu kolejnych lat kilkakrotnie traciła pracę w różnych instytucjach, w tym NASA, z powodu cięć budżetowych, lecz to Słońce, jego aktywność, zjawiska wiatru słonecznego i burz słonecznych oraz cykli występowania plam słonecznych stały się głównym przedmiotem jej naukowych zainteresowań i działalności. I to właśnie pionierskie badania Joan Feynman pomogły odpowiedzieć na pytanie, jak powstają zorze polarne.

 Słońce to bardzo aktywna gwiazda, która stale wyrzuca w przestrzeń kosmiczną strumienie naładowanych cząstek: protonów (dodatnich) i elektronów (ujemnych). Zjawisko to nosi nazwę wiatru słonecznego. W pobliżu Ziemi tory lotu tych cząstek są odchylane przez ziemskie pole magnetyczne i zderzają się z górną częścią ziemskiej atmosfery. Zderzenia cząstek powodują pobudzenie atomów gazów w atmosferze i uwalnianie energii, którą widzimy jako łuki i wstęgi kolorowego światła. To wyjątkowe i piękne zjawisko najczęściej występuje w okolicach biegunów, choć zdarza się również w regionie śródziemnomorskim. Zorze, tak widowiskowe dla obserwatorów, mogą niepokoić fizyków, bo aktywność Słońca może bardzo negatywnie wpływać na działanie wielu urządzeń niezbędnych dla nas na Ziemi i powodować poważne awarie instalacji elektrycznych, łączności radiowej czy satelitów. Jeszcze na początku lat 60. XX wieku niewiele było wiadomo na temat wiatru słonecznego, mechanizmów powstawania zórz polarnych oraz wpływu wyrzucanych przez Słońce ogromnych ilości wysokoenergetycznych cząstek na nasze codzienne życie i zmiany klimatu. Joan Feynman przez ponad 40 lat zajmowała się badaniem tych zjawisk. Wraz z innymi uczonymi analizowała wpływ burz słonecznych, czyli wyrzutów ogromnych ilości materii słonecznej, na zakłócenia i awarie urządzeń takich jak satelity i statki kosmiczne, a także opracowywała metody przewidywania tego typu zdarzeń. Na emeryturę przeszła w 2004, lecz przez kolejne lata, wraz z drugim mężem Aleksandrem Ruzmaikinem wciąż publikowała prace na temat wpływu aktywności Słońca na zmiany klimatu. „Jak mogłabym stać się emerytką, skoro Słońce wyprawia tyle szalonych rzeczy?” – mówi z uśmiechem. 31 marca 2020 roku Joan Feynman świętowała 93 urodziny.