牛顿力学与《隐藏人物》

牛顿力学与《隐藏人物》

到20世纪中叶，物理学似乎终于从牛顿力学中走了出来，量子理论和相对论淘汰了这头老黄牛。尽管如此，得益于美国和苏联之间的太空竞赛，它仍然享受了最后的欢呼。

20世纪60年代初，电影《隐藏人物》中的女英雄、非裔美国数学家凯瑟琳·约翰逊[1]利用二体问题，让第一位绕地球飞行的美国宇航员约翰·格伦安全返航。约翰逊在许多方面都取得了新进展。在她的分析中，两个引力体分别是宇宙飞船和地球，而不是牛顿研究的行星和太阳。她利用微积分预测了宇宙飞船围绕在其下方自转的地球飞行时所处的位置，并算出了可使它成功重返大气层的轨道。要做到这一切，约翰逊必须考虑牛顿略去的复杂因素，其中最重要的一点是：地球并不是完美的球体，它在赤道处略微隆起，两极则呈扁平状。把控好细节是一件生死攸关的事情。太空舱必须以正确的角度重返大气层，否则就会起火燃烧。它也必须降落在海上的正确地点，如果它的降落位置距离指定地点太远，在人们找到格伦之前他可能已经淹死在太空舱里了。

1962年2月20日，约翰·格伦上校完成了绕地球飞行三周的任务后，在约翰逊的精确计算的指导下重返大气层，并安全降落在北大西洋。他是美国的英雄，几年后当选参议员。但很少有人知道，在格伦创造历史的那一天，直到凯瑟琳·约翰逊本人检查了所有攸关生死的计算之后，他才同意执行这次飞行任务。换言之，格伦把自己的生命托付给了约翰逊。

凯瑟琳·约翰逊是NASA的一名计算人员，当时的计算工作都是由女性而非机器完成的。当她帮助艾伦·谢泼德成为第一位进入太空的美国人时，她见证了美国航天事业的起步；而当她计算第一次登月的轨道时，她也见证了美国航天事业的衰落。几十年来，她的工作一直不为公众所知。但值得庆幸的是，她的开创性贡献（和她的鼓舞人心的人生故事）如今已得到广泛认可。2015年，97岁高龄的她获得了奥巴马总统颁发的总统自由勋章。一年后，NASA以她的名字命名了一座大楼。在落成典礼上，NASA官员提醒观众说：“尽管全世界有数百万人观看了谢泼德的太空飞行，但当时他们并不知道，让他进入太空并安全返航的那些计算是由我们今天的贵宾凯瑟琳·约翰逊完成的。”[2]