黑洞背后的女人!她潛心3年寫代碼,只為讓我們能親眼見證歷史
2017年4月,Ted的演講臺上迎來一位年輕的女性,她穿著正裝聲音卻很稚嫩。演講的主題是“如何給黑洞拍照片”。
可能是因為不習慣面對如此多的觀眾,她說話的聲音一直有些顫抖。

她向觀眾們自我介紹“我叫Katie Bouman,麻省理工的PHD,雖然我不是宇航員,但我研究計算機科學,我可以向你們解釋如何為黑洞拍照?!?/p>
也許當時的觀眾們還有些不解,這個20出頭緊張到有些結巴的姑娘是誰,她講的東西有什么意義?
2年后,同樣是4月,一切都有了答案。

北京時間4月10日,人類歷史上拍攝的第一張黑洞照片發(fā)布。
一切有關于它的猜測和理論在這天有了前所未有的真實感,人們激動地討論著有關那個有著橘紅色光環(huán)的模糊圖像的一切。

同時,網(wǎng)友們驚喜的發(fā)現(xiàn),一張被稱為“黑洞照片背后的女人”的照片也在隨黑洞在網(wǎng)絡上瘋傳。照片中的女孩盯著屏幕中那張黑洞照片,手捂著嘴,卻掩飾不住激動和欣喜。
這個女孩就是Katie Bouman,照片中是她第一次見到黑洞成像的樣子,和我們如出一轍。

“不敢相信”這是Katie對于那張照片的描述。

與我們不同的是,Katie的反應中應該還有些自豪和如釋重負。
因為她就是親手“拼”出了黑洞的人,潛心研究3年,這個女孩領導著自己的科研團隊開發(fā)了一種成像算法,該算法最終幫助人類捕獲了黑洞的魅影。

人們瘋狂的尋找她的資料和故事,感激她的貢獻,贊嘆她的成績。一時間網(wǎng)絡上每個人都在問:這個女孩是誰?Katie Bouman是誰?
Katie Bouman,黑洞背后的女人。

英雄出少年
Katie在印第安納州的西拉斐特長大。很多人不知道的是,早在高中時期,她就已經開始了自己的科學之旅。

科學課上她一直是一絲不茍,課堂筆記和實驗記錄的嚴謹程度讓高中老師現(xiàn)在還記憶猶新。
更厲害的是,才十幾歲的她就申請加入了家鄉(xiāng)普渡大學的計算機成像研究,跑前跑后追著教授問那些她滿腦子的疑惑。

高中最后一年,她從教授口中聽來了地平線望遠鏡計劃,也就是Event Horizon Telescope(EHT),那張黑洞照片就是這個計劃的成果。
抱著對計算機成像的興趣和對黑洞的好奇,Katie考入了密歇根大學安娜堡分校學習電氣工程。以優(yōu)異的成績畢業(yè)后,她拿著美國國家科學基金會的獎學金讀研深造。
她的碩士和博士都在麻省理工(MIT)完成,學校期間她一邊在麻省的天文臺實習,一邊研究專業(yè)。

最終以電氣工程和計算機科學博士的身份加入了她早就夢寐以求的Event Horizon Telescope計劃。
她的科研理想是:找出測量或呈現(xiàn)人類還“看不到”的東西的方法。
黑洞背后的女人
拍攝黑洞不是容易的事。黑洞距離我們很遠,而且并沒有我們想象中的大。從地球拍攝黑洞的照片,就像在地球上拍攝月亮上的一顆橘子一樣困難。

要看到更遠更小的東西,天文望遠鏡就必須做的更大。若要用一臺天文望遠鏡“捕獲”黑洞,那它的直徑至少要有10000千米。
不少科學家認為這也太不切實際了,畢竟地球的直徑才不到13,000千米。

圖:Katie的演講ppt
當一部分科學家致力于研發(fā)更好的天文望遠鏡時,人們想到了別的方法。
假設各個國家里,每架天文望遠鏡都可能拍攝到黑洞的一部分,隨著地球的自轉和公轉,他們就能捕獲數(shù)萬數(shù)億張黑洞的“殘影”。
而計算機科學可以做的事就是將這些碎片像拼圖一樣的連接在一起,利用算法將無數(shù)個小像素拼湊成了黑洞的第一張照片,而Katie要當?shù)木褪沁@個拼拼圖的人。

說起來很簡單,但這個過程花了EHT團隊200多名科學家數(shù)十幾年,全世界幾十所大學、科研機構、天文觀測中心的辛苦付出。
也花了Katie和她的團隊3年多的時間去。3年里,Katie為了開發(fā)最精確的算法,用掉了整整一桌的電腦硬盤。

圖:Katie在計劃中使用過的硬盤
這很容易讓人想到50年前,為阿波羅登月計劃編寫程序的女性計算機科學家Margaret Hamilton那張著名的照片。

圖:Margaret Hamilton的代碼書
50年前,一位女性用代碼送人類看月亮,50年后又一位女性用代碼帶人類見了黑洞。
科技會進步,厚重的演算紙會變成一個個金屬的小盒子,不變的是求真的信念,也是女性科學家從未放棄的進取。
世界上只有30%的研究人員是女性,但人數(shù)少不代表女性做不到,不代表女性沒有科研的能力。

圖:Katie(中)領導的團隊
50年過去,Katie仍然是龐大研究團隊中的個位數(shù)女性之一,面對人們的極高贊譽,她卻不太希望人們太過重視她的性別:
“不要因為我是女人做了科研,就覺得我很厲害,比其他同事更值得掌聲。讓我們用科學證明一切?!?/p>
拼圖完成的那一刻
很長一段時間里,Katie和團隊都在哈佛大學的一間小教室里辦公。沒有人們想象中的高級實驗室,黑科技設備,甚至連沙發(fā)都沒有。
選在這里辦公,是為了保密起見,誰能想到一間教室正在書寫著人類探尋宇宙的新歷史呢?

Katie每天的工作幾乎就做坐在椅子前對著電腦敲代碼。
小組的幾個人擠在屋子里盯著屏幕不出聲,然后有誰突然在白板上寫下一行東西,幾個人爭論一番,又繼續(xù)回到電腦前思考。
這就是Katie的日常,領導編寫程序第3年,只要不是出外勤,春夏秋冬都是如此。

圖:Katie和小組的同事
掀起小房間一陣波瀾的是去年6月,夏天的哈佛很熱,小房間的空調不是很好。Katie和3個同事焦急的盯著屏幕,那天是各大天文臺上傳拍攝數(shù)據(jù)的日子。
就像等著快遞員送來新買的拼圖的孩子,Katie坐立難安。今天他們不用糾結代碼,程序已經在幾天前寫好了。
經過了幾次測試后,唯一缺的就是真實的天文臺監(jiān)測數(shù)據(jù)。

圖:圖中是參與計劃的部分地區(qū)天文臺
有了這些數(shù)據(jù)后,才能完成黑洞成像的真實“預演”。
Katie才能知道大家3年來的努力究竟是不是空想,下一步怎么走,怎么改進,人類真的能將看不到的東西影像化嗎?
全都看這次的結果。
終于,正午時分Katie和團隊收到了數(shù)據(jù)。她把數(shù)據(jù)導入程序,拼圖被倒出了盒子,那么看看能拼出什么吧...

四個人交換了眼神,Katie點了點頭,計算機前的研究員光標在程序“go”的按鈕上輕輕一點。程序運轉了。
幾乎就是在喘息平復激動心情的時間,屏幕上跳出了最終成像——一個小小的,橘黃色的圓環(huán)。
是黑洞!是黑洞!
“我們就這么看著那些圖像出現(xiàn)在電腦上,但是大家都不敢相信,我們就這么容易的看到了它!”

在第一次照片生成后,Katie和團隊又寫了不同的腳本進行對比和改進,先是要經過多次的測試,鑒定他們拍到的究竟是不是黑洞;然后是在多張生成的照片中選擇最清晰,最完整的一張。
2019年4月,團隊最終確定這是的確是來自M87星系中心的黑洞照片。星期一晚上,Katie在初次使用的程序中重新生成了黑洞的照片?;氐郊視r,嘴角還是控制不住的微笑著。
爸爸問她“什么事這么好笑?”,憋了秘密3年的Katie還是捂了捂嘴,然后俏皮的回答道:
“有張照片很有趣?!?/p>
圖:參與計劃的一部分科學家在照片前合照,Katie是右側紅衣服的女士
周三,地平線望遠鏡計劃舉行全球直播的新聞發(fā)布會,向全世界展示了這張“有趣的照片”。全世界都看到了這個小小的圓環(huán)。
直到這一刻,Katie才把自己3年多的經歷告訴家人,在此之前連爸媽都以為她只是在學校當老師。

在這之前Katie Bouman不知道努力會不會有回報,不知道自己會不會像無數(shù)作出巨大貢獻卻沒有得到社會認可的女科學家一樣,要等到去世多年后才被人想起。
但她也不那么在意功名,轉身回到學校,Katie已經開始了自己的新課題:“我想設計能將算法和傳感器緊密結合在一起的系統(tǒng)”

說起這個偉大的成就,她也是非常認真的回答到:“雖然她很開心能成為激勵年女性的人,但黑洞照片的成就,要歸功于團隊努力”。
這是每一名EHT科學家,每一名世界各地研究機構的人們的心血。這也是最令她激動的地方:全世界的科研工作者都在為了一個目標努力, 一起建造巨大的天文望遠鏡,一起成就黑洞的第一次亮相。

和同事們一樣,這些默默工作的科學家們的名字在發(fā)布會和鋪天蓋地的媒體討論中,極少被提及。很多人更是不知道黑洞背后有著這么一位了不起的女性。
但網(wǎng)友們卻主動站出來在社交媒體上為她轉發(fā)點贊。因為他們值得。

“讓我們記住她的名字”“歷史上的女科學家很少得到與自己成就相符的認可 ”的聲音在互聯(lián)網(wǎng)上傳播著。

人類的視野在拓展,意識也在變化。也許從Katie開始,一切都會不一樣。
從Katie Bouman開始,我們可以給更多科學家,當然還有更多女性科學家應有的尊重和關注,向所有為人類進步做出貢獻的人們致敬。

圖:一部分做出杰出貢獻的女性科學家照片
她讓世界認識了黑洞的樣子,而我們也可以通過網(wǎng)絡讓世界認識她,記住她,記住每個了不起的科學工作者。
這是我們能做的最重要的小事...
