学术界的性别偏见和性别不平等现象由来已久。作为人类最前沿思想、科技的聚集地，学界中的女性却时常面临种种不必要的困境。为此，学界近年来积极推行平权，力图消除各种负面的影响，但性别平等之路仍然是任重而道远。
然而我们看到，即便在重重阻碍下，仍有许多杰出的女性科学家被看见，为推动人类科技的进步做出了不可磨灭的贡献，也成为了一股必须被正视的“她”力量。为此，我们特意推出“看见她”系列，讲述她们的故事。
刚刚过去的4 月 12 日是“世界航天日”。61 年前，27 岁的前苏联宇航员加加林乘坐“东方 1 号”飞船，在莫斯科时间 1961 年 4 月 12 日上午 9 时零 7 分发射升空进入空间轨道，在太空围绕地球一周飞行 108 分钟后返回地面，完成了人类第一次征服太空的壮举，开启了人类探索太空的新纪元。
加加林 图源网络
人类的赞歌是勇气的赞歌
尽管这前前后后的一系列壮举可能是冷战军备竞赛的间接产物，但自载人航天成为现实，全人类作为命运共同体对太空的向往达到了空前的狂热。作为探索的终极圣地，太空承载了人类的勇气和冒险精神，更在那个时代被赋予了浓郁的浪漫色彩。各种太空主题作品层出不穷，即使你不熟悉《银河系漫游指南》中“生命、宇宙及一切的终极答案”，也一定对《星际迷航》中的"Space, the final frontier……"有印象，或是对《星球大战》激昂的主题曲耳熟能详。
《生命、宇宙及一切》 道格兰斯·亚当斯
1968 年，斯坦利·库布里克的电影《2001太空漫游》(2001: a Space Odyssey)横空出世，时至今日仍被认为是科幻电影中想象力、远见和深度的巅峰。一位来自伦敦的年轻人看了之后有感而发，随后于次年仿照影片标题创作了《Space Oddity》（太空怪谈），其中虚构的人物“Major Tom”激起了无数人心中的热望，他就是大卫·鲍伊。歌曲发行9天后，也就是在 1969 年 7 月 16 日，阿波罗 11 号发射升空，才有了后来阿姆斯特朗在月球上的名言：“这是我个人的一小步，但却是全人类的一大步。”
大卫·鲍伊 知乎
"Major Tom"在太空中无目的地飘浮时唱道："Planet Earth is blue, and there"s nothing I can do……"而自阿波罗登月以来，科技的进步从早期探索试验性质的人造卫星，到后来多用途、长寿命、低成本、高可靠性的实用卫星；从近地轨道的国际空间站建成使用，到航天飞机的出现乃至商用，人类航空航天发展到今天已经有了质的飞跃，并且其应用已经进入到了每个人生活的方方面面。其中最明显的，可能莫过于我们每天都在使用的定位与导航了。不论你用的是高德还是百度，选的语音包是林志玲还是沈腾，其背后都是美国的 GPS 全球定位系统，欧洲的伽利略卫星导航系统，俄罗斯的格洛纳斯全球卫星导航系统，以及最重要的，我们国家自己的北斗卫星导航系统。
汽车导航 Pixabay
“北斗斗柄所指，
即是回家的方向”
谈到北斗，就不得不提到徐颖。身为中国科学院光电研究院研究员、导航技术研究室副主任，徐颖长期从事北斗卫星导航系统相关建设工作，以完成工程任务为主线，在卫星导航及其增强技术方面开展了系统的算法理论和工程应用研究工作。凭借如此种种，徐颖作为“远见者”成功入选 2017 年《麻省理工科技评论》“35 岁以下科技创新 35 人”中国名单。
徐颖 徐颖
前后经历了北斗二代应用、北斗三代组网卫星首发等，徐颖谈起北斗似乎总有说不完的话。她曾讲到，作为“后起之秀”，北斗相比 GPS 等其他系统有一个最大的优势就是它的短报文服务，发展到今天，北斗已然是全球唯一一个可以同时提供全球短报文和中国周边大容量高并发短报文通信的全球卫星导航系统，可以在移动通信信号无法覆盖的地区或是在通信基站遭受严重破坏的情况下提供紧急通信。从北斗一号的短报文系统撑起了 2008 年汶川地震时的紧急通讯开始，北斗二号和三号将这一特色功能保留下来并做了大幅优化，通信能力大大提升。比如使用北斗系统的渔民出海时，可以使用短报文功能聊天，遇到危险时更可以第一时间向附近的海警发短讯。定位不是终点，定位后能发求救信息才是关键。这也是徐颖在构建以北斗为核心的国家 PNT（定位、导航、授时）体系时重点研究的问题。她表示，物联网、人工智能等当下被看好的技术，其未来应用都离不开基础信息网络的支撑，而北斗提供的导航与通信深度融合的特色服务就是其中不可或缺的一环。
北斗卫星导航系统 北斗
北斗的其他优势诸如星间链路、混合星座等还有很多，在降低了对地面设施依赖的同时，还提高了精度、可靠性以及覆盖效果。除此之外，北斗还有另一个核心优势就是它的超高精度定位技术，这一技术也入选了2021 年《麻省理工科技评论》“全球十大突破性技术”。权威发布：《麻省理工科技评论》2021年“全球十大突破性技术”在北斗系统目前广泛使用的方法中，一种是实时动态（RTK）定位，精度可达 3cm 以下；另一种是精确点定位（PPP），也可以达到厘米级别的精度。超高精度定位为北斗打开了全新的应用可能性，目前已用于各地山体滑坡易发地区地表的细微变化监测，成功预警了多次滑坡灾害等，使得居民得以提前撤离；此外，它还可以服务于精细化的天气预报，助力环境监测和环境保护等各行各业。要问北斗能做什么？官方回复是：北斗应用只有想象的限制，没有能力的限制。
徐颖 国科大抖音
除了投身于北斗卫星导航系统的科研和建设工作，徐颖更是对北斗系统的宣传和推广起到了不可或缺的作用。紧跟国家“科技创新、科学普及是实现创新发展的两翼”的号召，她参加了多档热播的科技类电视节目，并在中国科学院大学官方抖音号 @国科大 上以脱口秀的形式对大众进行系列科普，目前已吸引超过 3200 万人次观看，被网友盛赞为“北斗女神”；《人民日报》更发文称：“科普需要更多徐颖。”
她说
“寰宇苍穹，星罗棋布，北斗是来自两万公里外的忠诚守护。”
目前，徐颖继续在北斗卫星导航系统的工作中耕耘，主要研究方向包括行人航位推算(PDR)以及城市中“都会峡谷”(Urban Canyon)和“多路径效应”（Multipath）等问题的应对方式，一如既往地从贴近生活的角度扩大北斗系统的应用方式和场景，提高应用效率。这个时代的"Major Tom"，也许该改口"Planet Earth is blue, andthere"s so much we can do"了。
北斗星 Pixabay
中国天眼
我们看得比谁都远
地球上的导航给我们的生活带来诸多便利，但在没有给定坐标系的茫茫宇宙中呢？如果要为深空旅行提供定位导航和授时，我们需要类似地球上经纬度的东西作为参照，而脉冲星就是目前最有希望的发现之一。所以，脉冲星的发现和观测就成为了航天事业极其重要的一环。那么，脉冲星是什么呢？我们又要如何才能“看到”它们？脉冲星本质上是一种自旋非常快的超高密度天体，其辐射来自于自身强大磁场的极冠区。幸运的是，当脉冲星辐射信号在极冠转到地球视线方向的时候，我们就可以通过射电望远镜捕捉到其脉冲信号。
脉冲星射电辐射示意图 姚蕊
她说
“脉冲星就好比是一个非常准的时钟，若能发现信号比较稳定的脉冲星，就等于为深空探测提供了一个很好的基准。”
如果说以前我们需要在夜晚去寻找宇宙中的星星，那么射电望远镜无疑赋予了我们一双强化的眼睛，可实现超远距离、全天候的天文观测，而目前世界上单口径最大的射电望远镜不在别处，就是我们中国的FAST(Five-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope)，是一台500 米口径的球面射电望远镜。而给这一“中国天眼”点上“瞳孔”的，正是其中的代表人物之一，中国科学院国家天文台 FAST 工程青年研究员、现任 FAST 运行和发展中心机械组组长姚蕊。
姚蕊与 FAST 结缘甚为奇妙，早在攻读硕士时就在做 FAST 的馈源支撑研究了，而 2010 年博士刚毕业，姚蕊就正式加入了南仁东教授的“中国天眼”科研团队，并在短短两年内被任命为FAST 馈源舱的负责人，当时她只有 28 岁。要知道，馈源舱是“中国天眼”最核心的部件之一，馈源是指望远镜用来接收宇宙信号的装置系统，而馈源舱则用于安放这个系统。每每谈及此，姚蕊都对南仁东教授钦佩不已，说自己从南教授身上不仅收获了偶像的力量，更得到了信任的力量，因为正是南教授不拘泥于年龄和资历，力主让青年才俊的姚蕊独当一面。
南仁东 人民日报
虽然当初在设计时对标的是美国阿雷西博(Arecibo)望远镜（当时世界上最大的射电望远镜，口径 305 米），FAST 建成后却大大超越了前者，一举成为目前全球最大单口径、灵敏度最高、综合性能最强的射电望远镜，没有之一。这样的成就得益于“中国天眼”的三大技术自主创新：
FAST 射电望远镜 FAST 项目
- FAST 所在的贵州省黔南州的喀斯特巨型洼坑地形具有天然球形特征，作为台址减少了大量的建设工程，良好的电磁环境更是射电望远镜的“好家园”；
- 自主研发主动变形反射面技术，将原本设计中的球面（阿雷西博采用的设计）改成抛物面进行信号汇聚，大大减轻了整体框架和馈源舱质量，且提高了信号接收效率；
- 采用光机电一体化技术，自主研发轻型索拖动馈源平台和并联机器人，实现接收机的高精度指向追踪；
Stewart 平台（六杆并联机器人）
FAST 项目
其中第 3 点也就是姚蕊主攻的方向。她和团队在比较了多种选择之后确定了6 索并联机器人的馈源舱设计方案，并创造性地采用了双直线轮代替卷扬机中的螺旋轮、转动轮代替固定轮等方案，既固定了柔性并联机器人的出索位置，简化了数学模型，又提高了馈源舱控制的精度。最终的成果是一台自主研发的两级并联机器人作为馈源高精度指向结构：世界上最大的索并联机器人（跨度达 600 米）牵引一个重达 30 吨的馈源舱，在 140 米以上的高空，207 米范围之内实现馈源定位，结合馈源舱内大型 Stewart 平台（六杆并联机器人），实现了馈源 10 毫米的定位精度。最终的方案不仅满足了馈源舱在 5 个方向上的高速、灵活运动，也将对望远镜观测效率的影响降到最低。
FAST 馈源系统 姚蕊
作为“中国天眼”的“守舱人”，姚蕊十几年如一日地深耕这一领域，为我国天文观测及航空航天事业做出了突出贡献，作为“先锋者”当之无愧地入选了 2018 年《麻省理工科技评论》“35 岁以下科技创新 35 人”中国名单。
姚蕊 姚蕊
自 1967 年发现第一颗脉冲星至今，人类一共发现了 2700 多颗脉冲星，而 FAST 从 2016 年 9 月落成启用到 2020 年 1 月通过国家验收，短短四年间便发现了300 余颗脉冲星，甚至包括毫秒脉冲星，为中国乃至全球天文科技发展贡献了重要力量，为今后的星际导航打下了坚实的基础。除此之外，FAST 的强大性能还可以帮助研究人员探测暗物质、测算黑洞质量、探索宇宙的起源等等，甚至还能发现未来可能适合人类居住的星球。
在姚蕊看来，FAST 射电望远镜的作用，就是帮助人类从宇宙的白噪音中，更灵敏地分辨出有意义的声音。
FAST 的夏天 姚蕊
她说
“它可以接收到 1351 光年外的电磁信号，可以从雷声中听见蝉鸣。”
北京时间 2021 年 3 月 31 日零点，“中国天眼”正式面向全世界开放，接受全球科学家的观测申请。这是FAST 这一“大国重器”对“科学无国界”的郑重承诺。
引力波：不一样的星空
如果说上面的射电望远镜是人类目前最尖端的宇宙观测手段之一，那下面的听起来就几乎是科幻的范畴了。
事实上，大多数人首次听说引力波(Gravitational Wave)，可能都是从知名作家刘慈欣的科幻作品《三体》中得来的。“重剑无锋，大巧不工”，“面壁者”罗辑在玩世不恭的外表下避世隐居，作为“面壁者中最平凡的一位”，却最终悟出了猜疑链和著名的“黑暗森林法则”，并利用引力波广播系统建立起了黑暗森林威慑体系，做了“执剑人”，以一己之力对抗三体入侵 54 年。
《三体：黑暗森林》 刘慈欣
那么，这个让全世界无数科学家着迷的引力波到底是什么呢？为什么它可以向全宇宙广播一个坐标信息？这要从最开始说起。爱因斯坦于1915 年提出广义相对论，并在1916 年发表，其中就预言了引力波的存在。广义相对论中，引力被认为是时空弯曲的一种效应，而引力波则是时空弯曲中的涟漪，通过波的形式以光速从辐射源向外传播，这种波以引力辐射的形式传输（耗散）能量。换言之，引力波是物质和能量的剧烈运动和变化所产生的一种物质波。
广义相对论的时空统一体 网易
实际上，即使是人的走动也会产生引力波，而根据能量守恒定律，引力波一定会带走质量或是能量。讲到这里，可能有人会产生某些大胆的想法了，比如引力波减肥是否可行？然而，人走动产生的引力波实在是过于微弱，精密仪器都无法测出，更别提“减肥”了……事实上，哪怕是地球绕着太阳公转产生的引力波，其辐射能量也只有区区 200 W，与偌大的地球相比几乎可以忽略不计，也无法被当前最先进的探测仪 LIGO 观测到。
自广义相对论发表以来，无数科学家都前赴后继地试图去证实乃至探测到引力波的存在。那么，如此费尽心思去寻找引力波，究竟是为了什么呢？事实上，到目前为止我们对宇宙进行的所有探索与研究都是建立在分析电磁辐射的基础之上的，比如光学望远镜与射电望远镜。但是，宇宙中的很多物质已经超越了电磁辐射的范畴，仅仅通过对电磁辐射的分析来了解宇宙，就只能看到宇宙的表象，永远也接触不到宇宙的本质。
而引力波则有着两个非常重要且独特的性质，一是不需要任何的物质存在于引力波源周围，这时也就不会有电磁辐射产生；二是引力波能够几乎不受阻挡地穿过行进途中的天体。这样的性质决定了它能够携带更多无法通过电磁辐射等传统方式观测到的天文现象信息，可以带给我们有关宇宙运转的全新认识；同时，引力波还能提供一种观测极早期宇宙的方式，这也是在传统的天文学中不可能做到的。
引力波示意图 新华网
上世纪 70 年代，莱纳·韦斯(Rainer Weiss)受到引力波实验科学的启发，提出了基于迈克尔逊干涉仪原理的引力波激光干涉仪探测方案，也就是今天全球最先进的引力波天文台高新 LIGO (aLIGO)的雏形；1983 年，美国国家科学基金会(NSF)成立由莱纳·韦斯、基普·索恩(Kip Thorne)和罗纳德·德雷弗(Ronald Drever) 三位科学家组成的指导小组，开展 LIGO 的可行性研究。1994 年，LIGO 终于收到 NSF 3.95 亿美元的长期资助，开始 LIGO 台站的建设；到 2002 年，LIGO 开始进行引力波的搜索。直到十几年后 LIGO 得到重大升级，才终于在2015 年 9 月 14 日实现人类史上首次直接探测到引力波，并于2016 年发布。这一发现被证实是 13 亿年前一个双黑洞碰撞合并事件发出的引力波，它的直接探测也成为了验证广义相对论最后也是最重要的“缺失拼图”。
双黑洞碰撞与引力波探测 LIGO
从爱因斯坦的预言到实际探测到引力波，中间经过了刚好 100 年的时间，少不了无数科学家的汗水与努力，而对于刚好在 2015 年上麻省理工学院博一并加入 LIGO 项目的于皓存来说，这是一个极其幸运的开始。在那之后，她还经历了 LIGO 乃至人类史上的另一个重磅事件，也即美国东部时间 2017 年 8 月 17 日 8 点 41 分，一个被命名为GW170817的引力波信号被 LIGO 合作组织探测到，标志着人类第一次直接探测到壮丽的来自双中子星并合产生的时空涟漪（引力波及其伴随的电磁信号），人类终于不仅“听到”还“看到”了引力波的信号。在此期间，于皓存也飞快地成长，很快成为了 LIGO 中的佼佼者。她在 2017 年至 2019 年间带领了压缩真空态在 aLIGO 中的安装和启用工作，实现了压缩真空态在高新 LIGO 探测仪中的首次使用，这大大提升了探测仪的灵敏度——50 赫兹以上可达 1.4 倍（即 3 分贝），并使得 aLIGO 在其第三次观测运行中提升了 50% 的预期探测速率，将事件捕捉频率从每月提升至每周都能发现引力波。
双中子星并合想象图 NSF & LIGO
2020 年，通过将高强度压缩真空态注入至 aLIGO 探测仪，于皓存首次直接观测到了 200 千瓦激光在 40 千克反射镜上所产生的量子辐射压力噪声效应(QRPN)。这证明了量子反作用和海森堡不确定性原理在宏观人类尺度上依然成立。LIGO 的设计灵敏度由量子噪声主导，而于皓存利用 aLIGO 中强光力系统耦合所产生的量子关联(quantum correlation)，实现了室温下千克级反射镜位移测量中突破 “标准量子极限”(SQL)的量子噪声，这是“量子非破坏技术”(quantum nondemolition technique)在引力波探测仪中的首次实际应用，大大提升了探测仪的灵敏度。
LIGO 探测原理示意图 LIGO
凭借以上种种，现为麻省理工学院物理学博士后学者研究员的于皓存作为“远见者”入选 2021 年《麻省理工科技评论》“35 岁以下科技创新 35 人”中国名单。
于皓存 于皓存
在进行如此前沿的基础科学研究的同时，于皓存也常常会被问到，引力波到底有什么用？对此她的回答是，基础科研本身就带有滞后性，引力波现在的实际应用是非常有限的，仅在天文领域有着重大意义。但就如同一百多年前的电磁波一样，当时有人问麦克斯韦电磁波这东西有什么用？麦克斯韦说，“我现在确实不能告诉你它到底有什么用，但是我们可以拭目以待”。也就是说，她相信引力波终究会成为改变世界的力量之一。
她说
“人类一直致力于寻找一种统一的描述这个世界的理论，我也是一样。”
狭义相对论将质量和能量等价，放到同一个方程当中，而广义相对论更进一步把时间和空间也拉到了同一个体系中，人类对世界的认知是在不断进步和加深的。而首次将量子力学现象带到了宏观人类尺度的于皓存在谈及个人研究方向和终极目标时表示，目前重力场的大尺度宏观世界和小尺度的量子领域各成一派，各自的理论研究是完全分开的。她希望将这两个领域结合起来成为同一个体系，所以称自己的研究方向为"Quantum Gravity"（量子重力），希望多做一些量子领域和重力场相互交叠的部分的研究，将更多量子领域的现象带到宏观尺度来，反之亦然。
“时空涟漪”中的爱因斯坦 知乎
“宇宙最不可理解之处，
就在于它是可以被理解的。”
——阿尔伯特·爱因斯坦
仰望是一种姿态
与星空无关
人类从洞穴中走出，爬过山头，然后第一次见到了火。我们跨过汪洋大海，开垦蛮荒大陆，还要梦想一飞冲天。人类的历史就是一部充满冒险的奥德赛。我们为什么仰望星空？只因为它是下一站。
英国名菜黑暗料理“仰望星空” 图源网络
咸鱼都这么拼，
你有什么理由不抬头仰望？
世界发展需要科学，而女性是推动其发展的不可或缺的中坚力量。
自 1999 年以来，《麻省理工科技评论》每年都会从世界范围内遴选 "35 岁以下科技创新 35 人"（MIT Technology Review Innovators Under 35，简称 TR35），堪称科技领域最权威的青年人才评价体系之一。2017 年，TR35 中国评选正式推出，目前已历经五届，其中每年都不乏优秀的青年女性科学家成功入选。
【正在报名】
2022 年"35 岁以下科技创新 35 人"中国的报名火热进行中！欢迎 35 岁以下的中国（包括目前在海外的华人）青年学者、科研工作者、发明家、科技创业者等报名参选，同时也向社会各界征集候选人提名，共同寻找最有可能改变世界的 35 人。
【咨询邮箱】
参考资料：
1.https://ieeexplore.ieee.org/document/9386073
2.https://ieeexplore.ieee.org/document/9340362/references#references
3.http://science.china.com.cn/2022-04/11/content_41931511.htm
4.https://www.ligo.caltech.edu/page/about-aligo
5.https://baike.baidu.com/item/%E9%BA%A6%E5%85%8B%E6%96%AF%E9%9F%A6%E5%A6%96/618888?fr=aladdin
6.http://webhome.auburn.edu/~smith01/notes/maxdem.htm
8.https://www.sohu.com/a/227998584_614840
9.https://www.zhihu.com/question/23724276
12.https://baijiahao.baidu.com/s?id=1712227258135656387&wfr=spider&for=pc
13.https://baijiahao.baidu.com/s?id=1629514353775267838&wfr=spider&for=pc
14.https://xuewen.cnki.net/CJFD-GWDT200502009.html
16.https://zhuanlan.zhihu.com/p/30216737
18.https://pansci.asia/archives/43586
22.https://people.ucas.ac.cn/~0023545
24.https://www.bilibili.com/video/BV17t411n7dF
27.https://www.sohu.com/a/63002277_224832
- End -
营业执照公示信息