Джоан Фейнман (также Джоан Хиршберг по фамилии первого мужа с 1948 до 1974 года , англ. Joan Feynman (Joan Hirshberg) , 31 марта 1927 — 22 июля 2020) — американская учёная, гео - и астрофизик , внёсшая значительный вклад в изучение солнечного ветра и его влияния на магнитосферу Земли . Наиболее известна работами, которые помогли понять физическую природу полярного сияния , а также моделью, значительно упростившей расчёты радиационной нагрузки на искусственные спутники Земли , и разработкой метода предсказания интенсивности циклов солнечной активности . Первая женщина, избранная членом Американского геофизического союза (АГС) , член Международного астрономического союза . Младшая сестра физика Ричарда Фейнмана .

Биография

Ранние годы

Джоан Фейнман родилась и выросла в нью-йоркском районе в семье Мелвилла Фейнмана и Люсиль Фейнман (в девичестве Филлипс) — иммигрантов из Российской империи (отец уроженец Минска ; Люсиль, родившаяся в США , происходила из семьи с польскими корнями) . Вторым ребёнком в семье был её старший брат Ричард Фейнман — будущий выдающийся учёный-физик .

По воспоминаниям Джоан, её детские годы прошли счастливо, в семье царили гармония и согласие . Она, как и её брат, с ранних лет была любознательным ребёнком и проявляла интерес к изучению природы . Брат Ричард всегда поощрял её любопытство и привлекал к участию в своих научно-технических занятиях, например, возне с электроприборами в своей детской лаборатории . Однажды ночью он разбудил Джоан, чтобы показать ей полярное сияние, мерцающее над безлюдным полем для гольфа рядом с их домом — это определило её судьбу: она захотела изучать это прекрасное явление . Отец также увлекался наукой, некоторое время книгой для чтения на ночь Джоан была монография немецкого геолога и метеоролога Альфреда Вегенера о тогда только появившейся и ещё не доказанной теории о дрейфе континентов . Мать и бабушка не поощряли интереса Джоан к точным наукам, так как были убеждены сами и повторяли дочери, что женский мозг, в отличие от мужского, не способен воспринимать сложные научные концепции . Тем не менее, после прочтения книги «Астрономия» — учебника для колледжа, подаренного ей братом на 14-летие, в котором Фейнман впервые столкнулась с результатами исследований астронома Сесилии Пейн-Гапошкиной , она пришла к убеждению, что женщинам также по силам заниматься научной деятельностью .

Образование

Высшее образование (степень бакалавра физики) Фейнман получила в Оберлинском колледже , во время обучения в котором часто сталкивалась с проявлениями сексизма . Они подтачивали её веру в собственные силы, но постоянная переписка с братом, поддерживавшим Джоан в научных устремлениях, стимулировала её продолжать работу над собой . На первом курсе Оберлина Джоан познакомилась со своим будущим первым мужем — Ричардом Хиршбергом, вернувшимся в колледж для продолжения обучения после службы на Тихоокеанском театре военных действий Второй мировой войны . Он был на три года старше её и тоже изучал физику. Их роман развивался быстро: в 1946 году они помолвились , а через два года, сразу после окончания колледжа, поженились .

Ричард, а затем и Джоан, устроились на работу в в Вашингтоне . На следующий год они оба начали учиться в Сиракьюсском университете : она изучала физику твёрдого тела под руководством , а Ричард решил переключиться на культурную антропологию . При выборе темы для диссертации Джоан поняла, что она тяготеет к теоретической физике, что оставляло выбор лишь из двух альтернатив: общая теория относительности или физика твердого тела . Джоан решила проконсультироваться на этот счёт у профессоров университета, один из которых предложил ей выбрать темой для исследований паутину , потому что «она будет встречаться с ней во время уборки» ( англ. would encounter them whilst cleaning ) .

Во время обучения в аспирантуре Джоан взяла академический отпуск, чтобы сопровождать Ричарда в его полевых исследованиях в Гватемале . Весь 1952 год они изучали аспекты самоидентификации какчикели , — одного из племён майя . Поразительная бедность и высокая детская смертность среди этих людей перевернули представления Джоан о борьбе за жизнь и необходимом уровне комфорта .

В конце 1952 года после возвращения в США Джоан Хиршберг с энтузиазмом вновь взялась за физику и уже в 1958 году получила докторскую степень по теоретической физике , защитив диссертацию «Поглощение инфракрасного излучения в кристаллах с алмазоподобной кристаллической решёткой» . В том же году защитился и Ричард . Одновременное получение научных степеней мужем и женой было довольно необычно для того времени, поэтому местная газета опубликовала об этом заметку . Женщина-физик была ещё более необычным явлением, из-за чего в результате «исправления ошибки» в подписи к фотографии пары утверждалось, что Ричард стал доктором по физике, а Джоан — по антропологии .

«Я беру на себя северные сияния, а ты всю остальную Вселенную»

Летом 1957 года у Джоан и Ричарда появился первый ребёнок — сын Мэттью . Однако, в середине XX века замужней женщине с детьми в США было трудно найти работу в научной сфере, поэтому поначалу Джоан устроилась в фирму по производству твердотельных приборов , а в 1960 году, забеременев во второй раз, вообще ушла с работы, став домохозяйкой. После рождения второго сына — Чарльза (ставшего в будущем известным журналистом), семья переехала в отдельный дом в на севере Нью-Джерси , поближе к работе Ричарда. Классическая женская версия реализации « американской мечты » в виде работы по дому и воспитания детей при зарабатывающем деньги муже привела в 1961 году Джоан на грань депрессии, и её психиатр посоветовал ей начать работать .

Джоан предложила свои услуги Колумбийского университета в 20 километрах от их дома, от которой неожиданно для себя получила целых три (по другим данным — четыре ) предложения . Она выбрала работу на полставки по изучению проблемы быстрых вариаций магнитного поля Земли, происхождение которых тогда было неизвестно . В обсерватории Фейман проработала три года и сохранила о ней самые тёплые воспоминания, как о месте, в котором занимались фундаментальными исследованиями . В 1962 году Джоан доказала, что северные сияния возникают вследствие взаимодействия межпланетного магнитного поля солнечного ветра с магнитным полем Земли, и написала о результатах своих изысканий брату, ставшему уже известным физиком, в шутку предложив разделить сферы исследований: «Слушай, я не хочу, чтобы мы соперничали, поэтому давай разделим физику. Я беру на себя северные сияния, а ты всю остальную Вселенную» ( англ. Look, I don’t want us to compete, so let’s divide up physics between us. I’ll take auroras and you take the rest of the Universe. ). Ричард Фейнман согласился .

В 1963 году Ричарду Хиршбергу предложили работу в Калифорнии , куда вместе с ним переехала и Джоан, продолжавшая поддерживать научные связи с Обсерваторией Ламонт-Доерти. В 1964 году она стала постдокторантом в Исследовательском центре Эймса — отделении НАСА , в котором работала вместе с Джоном Спрейтером , — известным физиком в области околоземного космического пространства .

В сентябре 1965 года в семье Хиршбергов родилась дочь Сьюзан, любопытство которой в области науки, так же, как и старших сыновей, Джоан всячески поощряла .

В конце 1960-х вместе со Спрейтером Джоан устроилась на работу в Стэнфордский университет , но в 1972 году, из-за связанного с рецессией сокращения бюджета НАСА, потеряла работу .

В течение нескольких месяцев Джоан оставалась без работы и снова начала впадать в депрессию . По воспоминаниям сына Чарльза, однажды он видел, как мама, вернувшаяся с неудачного собеседования, некоторое время бесцельно таскала пылесос по полу, а затем разрыдалась. Когда он тоже заплакал, она сказала ему: «Я знаю, что ты хочешь видеть меня дома. Но я могу быть или мамой на полставки, или сумасшедшей на полный рабочий день» ( англ. “I know you want me here. But I can either be a part-time mama or a full-time madwoman.” ) .

В 1972 году Джоан начала сотрудничать с в городе Боулдер (штат Колорадо ), сначала бесплатно, а затем, когда в следующем году получила предложение работы, и на контрактной основе. В 1973 году Ричард ушёл с работы в Калифорнии и семья переехала в Боулдер . Деньги в семье зарабатывала только Джоан — Ричард не мог найти работу, что привело к конфликту между супругами, закончившемуся разводом в 1974 году, после которого Джоан вновь взяла свою девичью фамилию . Она оставалась в Боулдере до 1976 года .

«Следовать за научным финансированием, как лапландцы за оленьими стадами»

В 1976 году после очередного уменьшения финансирования должность Джоан в обсерватории была сокращена, и она вновь стала безработной . Она решила, по её собственным словам, «следовать за научным финансированием, как лапландцы за оленьими стадами» ( англ. follow research funding around the country, like Laplanders follow the reindeer herds ), и довольно часто переезжала с места на место для работы в различных организациях .

Сначала она работала на административной должности в Национальном научном фонде в Вашингтоне (1976—1979), затем продолжила научные исследования в Лаборатории геофизики ВВС США ( англ. Airforce Geophysics Lab ) около Лексингтона с финансированием от Бостонского колледжа в Массачусетсе (1979—1985), пока, наконец, в 1985 году не получила долговременный контракт с Лабораторией реактивного движения в городе Пасадина (штат Калифорния) . С собой она возила дочь Сьюзан, Чарльз оставался с отцом, а Мэтью отделился от семьи и учился в колледже . С переездом в Массачусетс, по словам Чарльза, Джоан наконец почувствовала, что она в принципе состоялась в жизни: она была более известным учёным, чем даже могла мечтать в детстве, и к тому же матерью троих детей .

В начале 1980-х годов во время посещения Аляски Ричарда Фейнмана попробовали заинтересовать работой в геофизике, но он ответил, что ему нужно на это разрешение сестры. Она отказалась дать таковое, а брат сдержал своё обещание двадцатилетней давности, что стало известной шуткой в геофизическом сообществе: на одной из конференций была выражена «публичная благодарность Ричарду Фейнману за то, что он не занимается северными сияниями, что позволяет нам приятно проводить время» ( англ. “to publicly thank Richard Feynman for not studying aurora, so that we can all have some fun!” ) .

В октябре 1990 года на конференции в Сочи , СССР , Джоан начала встречаться с советским астрофизиком . Они познакомились за год до этого на конференции в США, когда Рузмайкин жёстко раскритиковал доклад Джоан во время сессии, а она не менее жёстко ответила ему при обсуждении за ужином. 16 августа 1992 года они поженились и ныне состоят в счастливом браке .

Фейнман вышла на пенсию в 2003 году с должности старшего научного сотрудника Лаборатории реактивного движения . Тем не менее, она продолжила научную работу, занявшись вопросом связи космической погоды , включая солнечную активность , и изменений климата .

Научные достижения

Большую часть своей научной карьеры Джоан Фейнман посвятила изучению взаимодействия солнечного ветра с магнитосферой Земли .

Работая в Обсерватории Ламонт-Доерти, Джоан обнаружила, параллельно с несколькими другими исследователями, что магнитосфера Земли не замкнута, а имеет вытянутый в направлении от Солнца «хвост» .

Во время постдокторантуры в Исследовательском центре Эймса в 1971 году Фейнман обнаружила, что периодическое истечение солнечного вещества, известное как корональные выбросы массы , может быть определено по наличию гелия в солнечном ветре . Это было важным открытием, так как, несмотря на то, что корональные выбросы массы были уже известны в то время, их было трудно обнаружить .

В ходе своих исследований 60-х годов Фейнман сделала важное открытие в области природы и причин возникновения полярного сияния . Используя данные, собранные космическим кораблём НАСА , она доказала, что полярное сияние является продуктом взаимодействия между магнитосферой Земли и магнитным полем солнечного ветра: когда переменный солнечный ветер деформирует магнитосферу Земли настолько, что траектории частиц солнечного ветра и магнитосферной плазмы начинают пересекать атмосферу, эти частицы возбуждают атомы атмосферных газов и появляется свечение .

Также в круг её академических интересов входили вспышки на Солнце (transient solar events) и циклы солнечной активности . Фейнман участвовала в разработке новой модели Лаборатории реактивного движения, оценивающей экологическую угрозу локальной космической среды для экипажей космических кораблей . Поводом для этого стал тот факт, что высокоскоростные корональные выбросы массы могут вызывать геомагнитные бури , опасные как для функционирующего космического корабля, так и для людей, находящихся в космосе в этот момент . Такие быстрые корональные выбросы массы вызывают ударные волны в солнечном ветре, которые ускоряют солнечные частицы и провоцируют геомагнитные бури , когда частицы достигают внешней границы магнитосферы Земли. Часто начало геомагнитных бурь сопровождается сильным притоком опасных протонов , что может нанести серьёзный ущерб системам связи космического корабля и помешать его успешному полёту . Модель Фейнман помогла инженерам вычислять предполагаемое количество высокоскоростных частиц, которые могли бы столкнуться с космическим кораблём в течение времени его эксплуатации. Эта работа привела к важным новым разработкам в области проектирования космических кораблей .

После выхода в отставку Фейнман занималась изучением изменений климата . В числе других вопросов она изучала влияние Солнца на поведение зимних климатических аномалий, известных как арктическая осцилляция или изменения северной циркуляции. Вместе со своим коллегой (и мужем) она обнаружила, что в периоды низкой солнечной активности индекс изменений северной циркуляции тоже систематически занижен. Такие периоды низкой солнечной активности совпадают с продолжительными периодами похолодания; к примеру, такое наблюдалось в Европе в так называемый малый ледниковый период . Фейнман и её коллеги также открыли связь между колебаниями солнечной активности и изменениями полноводности Нила в древности. В периоды высокой солнечной активности Нил мелел, тогда как в периоды низкой солнечной активности — наоборот . Фейнман и Рузмайкин также являются авторами оригинальной антропологической гипотезы распространения земледелия, связывая его взрывной рост около 10 000 лет назад с установлением климатической стабильности . По оценке , эта гипотеза сейчас составляет основу научного консенсуса о возникновении земледелия .

В течение своей карьеры Фейнман была автором и соавтором более чем 100 уникальных публикаций. Она также являлась редактором трёх научных книг .

Признание

В 1974 году Фейнман стала первой женщиной, избранной членом Американского геофизического союза (АГС) , а позже дважды избиралась секретарём Отделения солнечной и межпланетной физики ( англ. Solar and Interplanetary Physics Section ) . Она также являлась организатором комитета АГС, занимавшегося вопросами справедливого отношения к женщинам внутри геофизического сообщества . Фейнман много лет является членом Международного астрономического союза (МАС) . Она была членом нескольких подразделений МАС, включая такие как «Division E Sun and Heliosphere; Division G Stars and Stellar Physics; and Division E Commission 49 Interplanetary Plasma & Heliosphere» , а также была ассоциированным редактором журнала .

В 2002 году Фейнман была названа одним из лучших старших научных сотрудников Лаборатории реактивного движения и была награждена медалью НАСА «За исключительные достижения» , а двумя годами ранее — .

Основные работы

• Hirshberg J. , Colburn D. S. . Interplanetary field and geomagnetic variations — a unifield view : [ англ. ] // Planetary Space Science. — 1969. — Vol. 17, no. 6. — P. 1183—1206. — Bibcode : . — doi : .
• Hirshberg J. , Alksne A. , Colburn D. S. , Bame S. J. , Hundhausen A. J. . Observation of a solar flare induced interplanetary shock and helium-enriched driver gas : [ англ. ] // Journal of Geophysics Research. — 1970. — Vol. 75. — P. 1. — Bibcode : . — doi : .
• Hirshberg J. . Helium Abundance of the Sun : [ англ. ] // Reviews of Geophysics and Space Physics. — 1973. — Vol. 11. — P. 115. — Bibcode : . — doi : .
• Hirshberg J. , Asbridge J. R. , Robbins D. E. . The helium component of solar wind velocity streams : [ англ. ] // Journal of Geophysics Research. — 1974. — Vol. 79. — P. 934. — Bibcode : . — doi : .
• Hirshberg J. , Nakagawa Y. , Wellck R. E. . Propagation of sudden disturbances through a nonhomogeneous solar wind : [ англ. ] // Journal of Geophysics Research. — 1974. — Vol. 79. — P. 3726. — Bibcode : . — doi : .
• Hirshberg J. , Holzer T. E. . Relationship between the interplanetary magnetic field and 'isolated substorms' : [ англ. ] // Journal of Geophysics Research. — 1975. — Vol. 80. — P. 3553—3556. — Bibcode : . — doi : .
• Feynman J. , Crooker N. U. . The solar wind at the turn of the century : [ англ. ] // Nature. — 1978. — Vol. 275. — P. 626. — Bibcode : . — doi : .
• Moore T. E. , Arnoldy R. L. , Feynman J. , Hardy D. A. . Propagating substorm injection fronts : [ англ. ] // Journal of Geophysics Research. — 1981. — Vol. 86. — P. 6713—6726. — Bibcode : . — doi : .
• Feynman J. , Hardy D. A. , Mullen E. G. . The 40-keV electron durable trapping region : [ англ. ] // Journal of Geophysics Research. — 1984. — Vol. 89. — P. 1517—1526. — Bibcode : . — doi : .
• Feynman J. , Gu X. Y. . Prediction of geomagnetic activity on time scales of one to ten years : [ англ. ] // Reviews of Geophysics. — 1986. — Vol. 24. — P. 650—666. — Bibcode : . — doi : .
• Feynman J. , Spitale G. , Wang J. , Gabriel S. . Interplanetary proton fluence model - JPL 1991 : [ англ. ] // Journal of Geophysics Research. — 1993. — Vol. 98. — P. 13281. — Bibcode : . — doi : .
• Feynman J. , Martin S. F. . The initiation of coronal mass ejections by newly emerging magnetic flux : [ англ. ] // Journal of Geophysics Research. — 1995. — Vol. 100. — P. 3355—3367. — Bibcode : . — doi : .
• Ruzmaikin A. A. , Feynman J. , Goldstein B. E. , Smith E. J. , Balogh A. . Intermittent turbulence in solar wind from the south polar hole : [ англ. ] // Journal of Geophysics Research. — 1995. — Vol. 100. — P. 3395—3403. — Bibcode : . — doi : .
• Ruzmaikin A. , Feynman J. , Smith E. J. . Turbulence in coronal mass ejections : [ англ. ] // Journal of Geophysics Research. — 1997. — Vol. 102. — P. 19753—19760. — Bibcode : . — doi : .
• Coronal Mass Ejections (англ.) / Ed. by Crooker N. , Joselyn J. A. , Feynman J. . — Washington DC, 1997. — Vol. 99. — (American Geophysical Union Geophysical Monograph Series). — doi : .
• Feynman J. , Gabriel S. B. . On space weather consequences and predictions : [ англ. ] // Journal of Geophysics Research. — 2000. — Vol. 105. — P. 10543—10564. — Bibcode : . — doi : .
• Neugebauer M. , Smith E. J. , Ruzmaikin A. , Feynman J. , Vaughan A. H. . The solar magnetic field and the solar wind: Existence of preferred longitudes : [ англ. ] // Journal of Geophysics Research. — 2000. — Vol. 105. — P. 2315—2324. — Bibcode : . — doi : .
• Ruzmaikin A. , Feynman J. . Solar influence on a major mode of atmospheric variability : [ англ. ] // Journal of Geophysical Research (Atmospheres). — 2002. — Vol. 107. — P. 4209. — Bibcode : . — doi : .
• Feynman J. , Ruzmaikin A. , Berdichevsky V. . The JPL proton fluence model: an update : [ англ. ] // Journal of Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics. — 2002. — Vol. 64. — P. 1679—1686. — Bibcode : . — doi : .
• Ruzmaikin A. , Feynman J. , Jiang X. , Noone D. C. , Waple A. M. , Yung Y. L. . The pattern of northern hemisphere surface air temperature during prolonged periods of low solar output : [ англ. ] // Geophysics Research Letters. — 2004. — Vol. 31. — P. 12201. — Bibcode : . — doi : .
• Feynman J. , Ruzmaikin A. . A High-Speed Erupting-Prominence CME: A Bridge Between Types : [ англ. ] // Solar Physics. — 2004. — Vol. 219. — P. 301—313. — Bibcode : . — doi : .

Примечания

Литература

• Ottaviani Jim, Leland Myrick. . — New York, 2011. — ISBN 978-1-59643-259-8 .
• Poffenberger L. // APS News. — 2020. — Vol. 29, № 8 . — P. 5.
• Gabriel S.B. Joan Feynman // Physics Today. — 2021. — Vol. 74, № 2 . — P. 59. — doi : .

Ссылки

• Profile from Popular Science , reprinted by the American Association for the Advancement of Science
• Christopher Riley. (англ.) . Chapter 17 of "A Passion for Science: Stories of Discovery and Invention" . Ed. by Suw Charman-Anderson . Дата обращения: 15 октября 2015. 6 сентября 2015 года.
• Jordyn Rozensky. (неопр.) . Juish Women's Archive (6 ноября 2013).