用紙和筆計(jì)算宇宙飛船的軌道,算出比電腦更可靠的數(shù)據(jù),她助力美國(guó)實(shí)現(xiàn)登月計(jì)劃;在充斥種族歧視和性別歧視的年代,在牛人云集的美國(guó)國(guó)家航空航天局(NASA),她打破“隱形天花板”,活成一個(gè)傳奇。她就是NASA彈道計(jì)算數(shù)學(xué)家凱瑟琳·約翰遜。
1918年,約翰遜出生于美國(guó)西弗吉尼亞州,從小喜歡數(shù)數(shù)?!奥飞系呐_(tái)階、洗過的盤子、銀器的數(shù)量……任何可以數(shù)的東西,我都數(shù)了?!彼释M(jìn)入學(xué)校汲取更多數(shù)學(xué)知識(shí),但由于美國(guó)當(dāng)時(shí)的種族隔離制度,她所在的社區(qū)只允許非裔學(xué)生念到八年級(jí)。無奈,父母只能帶她離家到200公里外求學(xué)。
凱瑟琳學(xué)習(xí)非常優(yōu)秀,10歲就讀了高中,15歲考入西弗吉尼亞州立大學(xué)。她依舊癡迷數(shù)學(xué),選修了所有可以上的數(shù)學(xué)課。其中一位導(dǎo)師威廉·克萊托——第三位獲得數(shù)學(xué)博士學(xué)位的非裔美國(guó)人,甚至專門給她“開小灶”,為她設(shè)計(jì)了一門空間幾何課程。18歲時(shí),凱瑟琳以優(yōu)異的成績(jī)畢業(yè),獲得了數(shù)學(xué)和法語雙學(xué)位。
但即便如此,作為一名非裔女性,她當(dāng)時(shí)能找到的工作也并不多。她當(dāng)過一陣子老師,后來又回到母校攻讀研究生,成為該校研究生院的第一名非裔女學(xué)生。然而,凱瑟琳在這里受到了前所未有的區(qū)別對(duì)待,不到一年,便離開了這所對(duì)她充滿惡意的研究生院。此后的十幾年里,她一直是一名家庭主婦,過著相夫教子的平靜生活。
1952年,凱瑟琳的丈夫詹姆斯·戈布爾病倒了,幾年后因病去世。迫于生計(jì),她不得不重回職場(chǎng)。當(dāng)時(shí),美國(guó)和蘇聯(lián)的“太空競(jìng)賽”正進(jìn)入白熱化階段,美國(guó)國(guó)家航空咨詢委員會(huì)(NACA,是NASA 的前身)的目標(biāo)是率先實(shí)現(xiàn)載人航天。而要實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo),就必須處理大量數(shù)據(jù)。由于彼時(shí)還沒有人們?nèi)缃袷褂玫母咝阅苡?jì)算機(jī),NACA便招聘了許多擅長(zhǎng)數(shù)學(xué)的非裔女性進(jìn)行復(fù)雜的計(jì)算。凱瑟琳對(duì)這份工作很感興趣。1953年,她成功入職。
兩個(gè)星期后,凱瑟琳被抽調(diào)到一個(gè)飛行研究小組中,負(fù)責(zé)計(jì)算空氣動(dòng)力系數(shù)。在這個(gè)全是白人男性工程師的小組,歧視無處不在:明明是凱瑟琳的計(jì)算成果,報(bào)告上卻只能署別人的名字;她做著最核心的工作,卻只能拿最微薄的薪水。她和NACA里的非裔女性們被忽略、被物化,成了別人口中“穿裙子的計(jì)算機(jī)”。
這一回,在遭遇歧視時(shí),凱瑟琳沒有選擇一走了之。每次寫報(bào)告,不管能否遞交成功,她都會(huì)簽上自己的名字。當(dāng)遇到不清楚的問題,她一定要刨根問底,不管其他同事會(huì)對(duì)她翻多少個(gè)白眼。當(dāng)被告知女性不能參加簡(jiǎn)報(bào)會(huì)時(shí),她反問法律中是否有這條規(guī)定——答案當(dāng)然是否定的,于是她爭(zhēng)取到參加簡(jiǎn)報(bào)會(huì)的資格,成為整個(gè)會(huì)議室里唯一的女性。
很快,凱瑟琳就在工作中證明了自己的天賦和能力。她說:“那些人都有數(shù)學(xué)學(xué)位,可他們卻忘了自己學(xué)過的知識(shí),但我還記得?!贝撕?,她得到了重用,參與到美國(guó)多項(xiàng)太空探索計(jì)劃中。
1961年,她為“水星計(jì)劃”的“自由7號(hào)”飛船做了軌跡分析,幫助宇航員艾倫·謝潑德順利完成飛行任務(wù)。這是美國(guó)首次實(shí)現(xiàn)載人航天飛行。1962年,電腦已經(jīng)被應(yīng)用于航天飛行軌道的計(jì)算中。但比起電腦,人們還是更愿意相信凱瑟琳。最經(jīng)典的一幕發(fā)生在“友誼7號(hào)”飛船發(fā)射之際,宇航員約翰·格倫進(jìn)入駕駛艙前,要求必須由凱瑟琳重新檢查相關(guān)計(jì)算結(jié)果?!叭绻f沒問題了,我才算準(zhǔn)備好?!弊罱K,格倫進(jìn)入太空,乘飛船完成了繞地球飛行3圈的任務(wù)。1969年,凱瑟琳計(jì)算出“阿波羅11號(hào)”飛往月球的軌跡,幫助美國(guó)的登月計(jì)劃取得成功。
1986年,凱瑟琳從NASA退休。在職業(yè)生涯的后期,她作為飛行動(dòng)力學(xué)和控制部門的一員,參與了航天飛機(jī)計(jì)劃、火星任務(wù)計(jì)劃等。盡管她對(duì)美國(guó)的航天發(fā)展作出了突出貢獻(xiàn),但很少有人知道她的名字。直到2015年,她被授予總統(tǒng)自由勛章,才開始在美國(guó)受到關(guān)注。之后,以她為原型的電影《隱藏人物》被提名奧斯卡最佳影片,凱瑟琳·約翰遜這個(gè)了不起的女性,才在更大范圍內(nèi)為人所知。
不論外界關(guān)不關(guān)注她過往的成績(jī),凱瑟琳晚年都過得很充實(shí)。退休后,她喜歡旅行、打橋牌、看體育比賽,以及與家人共度時(shí)光。她也經(jīng)常參加會(huì)議和活動(dòng),向?qū)W生講述自己的職業(yè)生涯,鼓勵(lì)年輕一代從事STEM(科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué))相關(guān)工作。凱瑟琳說:“我們將永遠(yuǎn)擁有 STEM。有些東西會(huì)從公眾視野中消失,但科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)將永遠(yuǎn)存在。”
2020年2月24日,凱瑟琳去世,享年101歲。有人說,數(shù)學(xué)讓她有了從地球走向太空的階梯。她的一生也讓人們明白了一個(gè)道理:人一出生就帶著各種標(biāo)簽,但不要讓這些標(biāo)簽阻擋你前進(jìn)的腳步,實(shí)力將為你贏得真正的尊重。
(作者單位:北京大學(xué)地球與空間科學(xué)學(xué)院)
編輯 許曄/美編 苑立榮/編審 張培