早在计算机被创造之前， “computer” 这个单词便已经诞生了，彼时这个词语指代那些进行机械的统计和计算工作的计算员。最早的关于计算员的纸面记录可以追溯到 1613 年。文艺复兴时期的天文学家经常会像戏称自己为“数学家”，并且他们时常也会雇佣一位“计算员”来协助计算行星位置等工作，许多当时著名的天文学家（例如约翰内斯·开普勒）都曾经作为计算员在其导师手下工作过。“这工作，女仆都比你干得好！”
在那个时代，随着现代天文学研究逐渐步入正轨，海量的天文数据涌入天文台中，造成了大量的冗余，许多天文台不得不扩大招募计算员的数量，以保证工作效率，然而这样便使得天文台面临巨大的资金压力。
时任哈佛大学天文台（即后来的哈佛-史密松天体物理中心）台长的爱德华·查尔斯·皮克林（Edward Charles Pickering），也正面临着人手不足资金短缺的严峻问题。
在那时，受到时代的约束，女性通常被科研活动排除在外，计算员也基本只招募男性员工。但是女性劳动者的数量并不比男性少，同时皮克林也注意到女性作为计算员的工作潜力。皮克林曾提及他“对自己的男性助理的效率低下感到非常沮丧，甚至他的女仆也能更好地完成整理和计算的工作”，而男性员工的工资在那时通常比女性要高得多，因此相同预算的前提下，皮克林可以雇佣更多的女性计算员来参与工作。
皮克林自然也是一个敢说敢做的人，他雇佣的第一位女性计算员果然是家宅的女仆——威廉敏娜·弗莱明（Williamina Fleming）。
威廉敏娜·弗莱明。图片来源：wikipedia
弗莱明在 14 岁时就曾担任过学生教师，在成为女仆之后，受到皮克林妻子的举荐，开始在天文台兼职行政工作，随后便在皮克林的指导下作为创始成员加入了哈佛计算员（Harvard Computers）团队。
1886 年，天文学家亨利·德雷伯（Dr. Henry Draper）的遗孀玛丽·安娜（Mary Anna Draper）为哈佛天文台慷慨捐赠了大笔经费以及德雷克博士的望远镜，以协助其提供女性就业岗位以及帮助完成其先夫的研究项目。
紧接着，安东尼娅·莫里（Antonia Maury）、安娜·温洛克（Anna Winlock）以及安妮·坎农（Annie Jump Cannon）等女性也纷纷加入哈佛计算员的团体之中。
正在工作中的哈佛计算员，图中有勒维特、坎农、弗莱明和莫里等。图片来源：哈佛大学天文台
几年之内，皮克林和他的计算员团队就完成并发表了世界上第一个收录恒星光谱的大型星表——亨利·德雷伯星表（Henry Draper Catalogue，缩写为HD），收录了超过 1 万颗的恒星。这一星标几经完善修改，成为了如今恒星光谱分类系统的基础。
皮克林先后雇佣了超过 80 名女性计算员来协助进行工作，天文学界甚至戏称哈佛计算员团队为“ 皮克林的后宫（Pickering's Harem）”，但是这些女性计算员的工作能力是极为卓越精湛的，她们注定在现代天文学的历史上留下浓墨重彩的一笔。
她们发现的量天尺
在早期的天文学领域，距离测量主要依赖于三角视差法。这种方法要求观测者在地球绕太阳旋转的一年中，选择两个不同时间点测量某一天体的仰角，通过这两个数据来推算出天体与地球之间的距离。然而，由于该方法对观测精度的要求极高，因此，所能准确测定的距离范围基本局限于银河系内。
值得注意的是，当时的人们尚未形成宇宙范围远超银河系的认知。
1903 年，亨利埃塔·斯旺·莱维特（Henrietta Swan Leavitt）收到皮克林的回信，毅然决然结束了在威斯康星州的艺术助理工作，再度回到哈佛大学天文台担任“哈佛计算员”。对她来说，这可能是人生仅有的最后实现理想的机会。
亨利埃塔·斯旺·莱维特。图片来源：wikipedia
莱维特曾就读于拉德克利夫学院（美国七姊妹学院之一，后并入哈佛大学），并且在天文学课程中获得了 A- 的优异成绩。然而天有不测风云，莱维特在毕业旅行中染上恶疾，引发了进行性听觉丧失，在之后的数十年中她几乎失去了所有的听力。
虽然她试图师从皮克林，攻读天文学的硕士学位并一同加入了哈佛计算员团队，然而病痛的折磨却迫使她最终放弃了学业，出走威斯康星州，在伯洛伊特学院转行担任艺术助理。六年之后，随着病情的逐渐恶化，莱维特意识到自己已经无法再胜任任何工作，只好写信求助于皮克林，申请重回哈佛天文台。
皮克林同意了。
考虑到沟通方面的问题，皮克林没有安排莱维特进行恒星分类等需要频繁沟通的研究任务，而是指派她单独研究大小麦哲伦星云中观测到的变星，工作的主要内容是测量和记录整理天文台的照相底片中所捕捉到的恒星光度。由于彼时恒星分类体系尚不完善，确认变星的难度很大，需要研究人员报以极高的耐心和专注。
听不到声音在这时似乎助力了莱维特保持专注，她找起变星来实在是太快了。在大量的照片中，她发现了 1777 颗变星，其中 47 颗是造父变星，将当时对变星的样本统计提升了几个量级。
造父变星是一种光度会发生周期性变化的恒星，亮度会如同呼吸一般周而复始地在最亮和最暗之间变化。由于最早被发现并广泛研究的这一类变星为仙王座δ，即古中国天文命名系统中的造父一——造父是古代的星官之一，隶属于二十八宿中北方七宿中的危宿——因此以仙王座δ为代表的这类变星就被称为造父变星。
在整理造父变星的结果时，莱维特注意到造父变星的亮度变化的周期和强弱似乎存在一定的规律，于是她又花了数年的时间来整理并分析造父变星的光度与光变周期的关系。
莱维特是很幸运的，她所观测到的这些变星处于非常理想的位置，它们都在小麦哲伦星云内，并且与地球的距离大致相同，因此距离因素对光度的影响基本是一致的。
莱维特惊喜地发现，那些更明亮的变星往往具有更长的光变周期。她将这些发现发表在1908年的论文中，并在随后几年内确认了造父变星这类天体存在光变周期-光照强度关系（周光关系），即脉动变星的光度与其周期的对数成正比。这一关系后来也被称为莱维特定律。
莱维特随即意识到，尽管当时小麦哲伦星云的距离是未知的，但在周光关系成立的前提下，只要知道任一造父变星与地球的距离，就可以推断出所有造父变星与地球的距离。
小麦哲伦星云。图库版权图片，转载使用可能引发版权纠纷
这是一把尺子，一把足以丈量宇宙的量天尺。这种可以作为距离标度的天体，后来也被称为标准烛光。
天体所发出的光在宇宙中传播时会随着距离逐渐衰减，因此只要知道对应天体的实际光度，就可以根据观测到的光度反推出它们的距离，就像是宇宙中一个个已知标准亮度的蜡烛火焰一般，这便是标准烛光命名的由来。
这些标准烛光就构成了宇宙中的距离标尺，任何天体都可以依靠其附近的标准烛光来确定其位置。对于恒星、星系性质的观测，对于宇宙学的各种研究都依赖于标准烛光参与的距离测定。
而只要知道周期便可以确定实际光度的造父变星便是一类很好的标准烛光，因为它们广泛地存在于几乎所有的星系当中。不仅是这一类变星，由于皮克林同期的工作中很大部分都是关于变星的研究，哈佛计算员中的创始成员——威廉敏娜·弗莱明（Williamina Fleming）在整理数据时也确定了天琴座 RR 的可变性质（由于天琴座 RR 在其类型的变星中是最明亮的，因此这一类变星最终都命名为天琴座 RR 型变星），这也是如今经常使用的一种标准烛光。
2023 年，中国天文学家在天琴座 RR 型变星的研究中取得了新突破。他们发现，双周期的天琴座RR型变星或许能成为最为理想的标准烛光。可以将天体距离的测量误差降低到 2% 以下，极大地提高了天文测量的精度。
在这些杰出的哈佛计算员的引领下，宇宙测距的精度不断得到突破，人类的视野也被推向更遥远的深空。女性科学家们以卓越的专业能力和科研热情，证明了她们在天文学研究中不可或缺的作用
然而这一过程却是极为坎坷的，众多的女性计算员甚至本身就是天文学专业的毕业生，然而她们的薪资却只能与非熟练工人相当，时薪通常在 25~50 美分之间（甚至直至 2022 年也仅有 7~15 美元）。而在皮克林时代，天文计算的工作量非常巨大，对于计算员的需求量也非常大，一些女性甚至提出愿意免费为成为哈佛计算员以换取从事天文工作的资格。
随着妇女事业的不断推进，更多的女性学者得以正式进入天文学研究的领域当中，在人类宇宙探索的漫天星空中，留下自己的一片星光不断闪烁着。
策划制作
作者丨猫又 中国科学院国家天文台博士在读
审核丨韩文标 中科院上海天文台研究员
策划丨杨雅萍
责编丨杨雅萍
2024-03-08
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