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太空不是問題,歧視才是距離:凱薩琳.強森如何成為 NASA 的關鍵少數?——《怪奇科學研究所》

時報出版_96
・2020/02/27 ・3776字 ・閱讀時間約 7 分鐘 ・SR值 535 ・七年級
  • 作者/SME

在 2017 年奧斯卡頒獎典禮上出了一件奇怪的事情。當然,這裡說的不是頒錯獎的大烏龍,而是在一堆奔著小金人來的演員中間,卻有一位非裔女數學家混在了其中。原來她就是被奧斯卡提名的電影《關鍵少數》中的原型人物,NASA 的超級女英雄——凱薩琳.強森(Katherine Johnson)。

這部電影主要講述了在那個種族隔離大行其道的 20 世紀 60 年代,三位黑人女性衝破性別和種族的歧視,為「太空競賽」下的美國航空事業做出了巨大貢獻。隨著《關鍵少數》的上映,真正的「隱藏人物」凱薩琳.強森才漸漸走入人們的視野。

凱瑟琳.強森 圖/時報出版提供

在那個沒有電腦的年代,凱薩琳.強森在 NASA 裡擔當著「人肉電腦」的角色。她負責開發各種太空路線,計算各種至關重要的航空軌道參數,是水星計畫、阿波羅登月計畫中不可或缺的角色。但只要稍有差池,整個太空任務就可能完全失敗甚至造成太空人死亡。

從家庭主婦到 NASA 飛行小組成員,凱薩琳.強森經歷過怎樣的不公待遇我們不得而知。但她卻說:「我知道歧視就在那裡,但我選擇不去看它們。」然而,就是這股最純粹的力量,讓她將種族隔離的壁壘和性別歧視的天花板逐一打破,讓她活成了一個傳奇。

從小就愛算數,連教堂的階梯都不放過

1918 年,凱薩琳.強森出生於西維吉尼亞州的一個小鎮。凱薩琳的父親是眾多黑人農民中的一員,還額外從事著一份看守的工作。雖說父親沒什麼文化,但卻有著不一般的數學天賦。當初父親與木材打交道時,只要看一眼便能計算出一棵樹可以加工成多少塊木板,他甚至還能解答出許多讓老師都感到困惑的算術問題。

凱薩琳也認為自己繼承了老爸的數學天賦,從小就特別迷戀數學。旺盛的求知欲無處釋放時,她就經常去計算各種能數的東西,例如教堂的階梯、洗過的刀叉碗碟她都不放過。在哥哥姐姐都嚷嚷著拒絕上學的時候,她卻迫不及待地想要學習。她還老是偷偷跟著哥哥去學校,弄得老師基本都認識她,還允許她參加暑期學校。

凱薩琳從小就嶄露出她的數學天賦。圖/GIPHY

一到學校,6 歲的凱薩琳便開始碾壓各路同齡學生。老師看她這麼聰明,就直接安排她插班到二年級,一年級就不用讀了。本來就聰明的她在老師的一番指點下,數學天賦逐漸顯露。兩年後,她又連跳了兩級,直接進入六年級。那時,比她大 3 歲的哥哥還在讀五年級。

凱薩琳剛滿 10 歲,就要上高中了。但這也是她第一次因為身分的問題,感受到了來自社會的惡意。凱薩琳所在的小鎮,只向非洲裔的孩子提供到八年級的教育,高中部並不接收他們。

不過幸運的是,凱薩琳的父母雖然沒什麼文化,但是卻非常注重孩子們的教育。他們打探到距老家 200 公里外,有接收非裔學生的高中學校。於是,母親便帶著凱薩琳和哥哥姐姐們搬到學校附近,住在租來的房子裡。而父親則留在小鎮那邊,繼續工作給幾個孩子賺取學費。

高中畢業後,14 歲的凱薩琳便獲得了全額獎學金進入了西維吉尼亞州立大學,攻讀數學專業。在最喜愛的數學領域中,凱薩琳一口氣就把所有的數學課程學完了,但這些課程遠遠不能滿足她旺盛的求知欲。看著如此聰明和勤奮的凱薩琳,克萊特博士──第三位獲得數學博士學位的非裔美國人,特別禮遇她。

他特地為凱薩琳增設了一門高級數學課程──解析幾何學,而凱薩琳就是唯一的學生。而這門解析幾何,也成了她日後進入 NASA 飛行小組的敲門磚。

夢想與現實之間隔著的是種族與性別的雙重阻礙

1937 年,19 歲的凱薩琳帶著沉甸甸的數學知識完成了大學的學業,還順便多考了一個法語雙學位。如果放到現在,這樣的天才少女恐怕早就有企業搶著要了,出路完全不是問題。但在那個種族隔離的時代,一名黑人女性,她面臨的卻是種族和性別歧視的雙重大山。

進 NASA 工作前,她能展現能力的機會並不多。圖/NASA

想要繼續深造是不可能的了,而她唯一能找到的與數學相關的工作就是到黑人小學教書。在做了一段時間的數學教師之後,凱薩琳的人生出現了轉機。

1938 年的「密蘇里州代表蓋恩斯訴卡納達案」中,美國最高法院做出裁決,如果一個州只設了一所有該專業的學院,則不得根據種族限制只錄取白人。於是,凱薩琳幾乎是見縫插針地成了第一批進入西維吉尼亞大學研究所的黑人學生。

這第一批黑人學生只有 3 個,而她也是其中唯一的女性。但作為第一批黑人研究生,凱薩琳也受到了前所未有的差別待遇。不到一年,凱薩琳就離開了這所對她充滿惡意的研究所,決定將生活重心放在家庭上。

在之後十幾年裡,凱薩琳也成了擁有 3 個孩子的家庭主婦。但當她自己都以為人生就止步於此的時候,一個好消息卻重新點燃了她的數學夢想。

那時,美國與蘇聯的「太空競賽」開始進入白熱化階段。NACA(即 NASA 的前身)正在緊鑼密鼓地招募數學計算員,重點是,竟然還向黑人女性開放。在丈夫的支持下,他們舉家搬遷到離工作地點近的地方。

經過長達一年的測試,1953 年夏天,凱薩琳正式加入 NASA。

換了新工作,仍受到不平等待遇

時隔十幾年,從家庭中走出來的凱薩琳仍堅信自己能夠勝任 NASA 這份工作。事實也確實如此,她不但能勝任,而且比當時的許多男性同事表現得更加出色。剛開始,凱薩琳和許多黑人婦女一樣在擔任一個職位名稱為「Computer」的工作。

雖說是「Computer」,但是她們手頭卻沒有電腦,全都是用紙和筆來完成枯燥的計算。在那個電腦還未正式投入使用的年代,她們被當作「人肉電腦」來使用,也被稱為「穿裙子的電腦」。

《關鍵少數》中有色人種的辦公室內,「穿裙子的電腦」們,黑人和白人有不同的餐飲區、工作區和衛生設施,這些非裔女計算員的辦公室就赫然寫著「有色人種計算室」。但凱薩琳只當了兩個星期的「穿裙子的電腦」,便被臨時抽調到一個飛行小組中。

凱薩琳是小組中唯一的特例:唯一的黑人,同時也是唯一的女性。圖/IMDb

當時,這個小組急需一名會解析幾何的計算員,而大學時克萊特博士教給凱薩琳的解析幾何知識派上了大用場。因為凱薩琳實在是「太好用」了,以至於這個臨時抽調的時間一直在延長,大家都不願意把她「還」回去了。

雖說大家都越來越依賴凱薩琳的數學天賦,但在這個全是白人男性工程師的飛行小組,歧視卻一直大行其道。因為她是這個團隊中的一個特例:唯一的黑人,唯一的女性。在辦公室裡凱薩琳一直遭到同事們的白眼和無視。除了無法使用白人的咖啡機外,還只能使用有色人種的廁所。

然而最讓人無法接受的,還是明明是凱薩琳的建議或計算成果,報告上卻只能署上別人的名字。她做著最核心的工作,卻拿著最微薄的薪水,享有最低等的待遇。

但在受到種種歧視時,凱薩琳在選擇視而不見的同時,卻從未放棄過自己應有的權利。幾乎每一次寫報告,不管遞交成不成功,她都會簽上自己的名字。當遇到不清楚的問題,她一定要刨根問底將其搞懂,也不管其他同事翻了多少個白眼。

不受框架束縛,積極爭取權益!

當時,NASA 的重要會議上幾乎沒有出現過女性,但是凱薩琳為了獲得飛船飛行的第一手消息,她勇敢地向上司提出參加會議的請求。遭到拒絕時,她說:「有法律規定女人不能參加會議嗎?」最後,她確實爭取到了參加會議的資格,成為整個會議室的唯一一位女性。

成為計畫中關鍵角色的凱薩琳。圖/IMDb

此外,她的傑出表現也慢慢受到了上司的重視,報告上也終於出現了自己的名字。她用自己的努力一步一步地獲得他人的尊重和認可,這位黑人女孩成了 NASA 的傳奇人物。後來,每當團隊遇到什麼難題,總會有人說:「問問凱薩琳吧!」

1961 年 5 月 5 日,水星計畫的「自由 7 號」將美國第一位太空人艾倫.雪帕德送上太空,這艘飛船的運行軌跡正是凱薩琳計算的。

隨著「太空競賽」的不斷升溫,凱薩琳的工作也變得越來越複雜了。她從早期的拋物線軌道,算到橢圓軌道,從繞地球飛行軌道,算到繞月飛行軌道。儘管後來電腦已經被應用於軌道的計算,但是 NASA 卻仍不放心,硬要凱薩琳這台「人肉電腦」驗算過才敢起飛。

1962 年,約翰.葛倫在首次環繞地球的太空飛行中,就指名要求凱薩琳幫忙驗算後才敢上天。他不相信電腦,反而相信凱薩琳,說:「如果那個女孩(the girl,指凱薩琳)說沒有問題了,我才算準備好。」約翰.葛倫完成的飛行任務,也標誌著美國在太空競賽中首次超過了蘇聯,同時也標誌著凱薩琳得到了認可。

凱瑟琳.強森(1918-2020)圖/時報出版提供

從進入 NASA 到 1986 年退休的 33 年間,凱薩琳幾乎參與了每一個重要的航太計畫,為太空探索做出了巨大貢獻。

2015 年,歐巴馬授予凱薩琳總統自由勳章。2016 年,凱薩琳也隨著《關鍵少數》的熱映,進入了大眾眼裡。而 NASA 為她撰寫的傳記的結尾是:「如果沒有你,NASA 不會是今天的模樣。」

凱薩琳用一生告訴我們一個道理:人一出生就帶著各種標籤,但是這些標籤並不是真正阻礙你前進的阻力。在撕毀這些標籤時,革命只能使人們獲得表面的勝利。但真正的尊重,還是需要實力才能贏得。

——《怪奇科學研究所:42個腦洞大開的趣味科學故事》,2020 年 2 月,時報出版

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出版品包括文學、人文社科、商業、生活、科普、漫畫、趨勢、心理勵志等,活躍於書市中,累積出版品五千多種,獲得國內外專家讀者、各種獎項的肯定,打造出無數的暢銷傳奇及和重量級作者,在台灣引爆一波波的閱讀議題及風潮。


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揭開人體的基因密碼!——「基因定序」是實現精準醫療的關鍵工具

科技魅癮_96
・2021/11/16 ・1998字 ・閱讀時間約 4 分鐘

為什麼有些人吃不胖,有些人沒抽菸卻得肺癌,有些人只是吃個感冒藥就全身皮膚紅腫發癢?這一切都跟我們的基因有關!無論是想探究生命的起源、物種間的差異,乃至於罹患疾病、用藥的風險,都必須從了解基因密碼著手,而揭開基因密碼的關鍵工具就是「基因定序」技術。

揭開基因密碼的關鍵工具就是「基因定序」技術。圖/科技魅癮提供

基因定序對人類生命健康的意義

在歷史上,DNA 解碼從 1953 年的華生(James Watson)與克里克(Francis Crick)兩位科學家確立 DNA 的雙螺旋結構,闡述 DNA 是以 4 個鹼基(A、T、C、G)的配對方式來傳遞遺傳訊息,並逐步發展出許多新的研究工具;1990 年,美國政府推動人類基因體計畫,接著英國、日本、法國、德國、中國、印度等陸續加入,到了 2003 年,人體基因體密碼全數解碼完成,不僅是人類探索生命的重大里程碑,也成為推動醫學、生命科學領域大躍進的關鍵。原本這項計畫預計在 2005 年才能完成,卻因為基因定序技術的突飛猛進,使得科學家得以提前完成這項壯舉。

提到基因定序技術的發展,早期科學家只能測量 DNA 跟 RNA 的結構單位,但無法排序;直到 1977 年,科學家桑格(Frederick Sanger)發明了第一代的基因定序技術,以生物化學的方式,讓 DNA 形成不同長度的片段,以判讀測量物的基因序列,成為日後定序技術的基礎。為了因應更快速、資料量更大的基因定序需求,出現了次世代定序技術(NGS),將 DNA 打成碎片,並擴增碎片到可偵測的濃度,再透過電腦大量讀取資料並拼裝序列。不僅更快速,且成本更低,讓科學家得以在短時間內讀取數百萬個鹼基對,解碼許多物種的基因序列、追蹤病毒的變化行蹤,也能用於疾病的檢測、預防及個人化醫療等等。

在疾病檢測方面,儘管目前 NGS 並不能找出全部遺傳性疾病的原因,但對於改善個體健康仍有積極的意義,例如:若透過基因檢測,得知將來罹患糖尿病機率比別人高,就可以透過健康諮詢,改變飲食習慣、生活型態等,降低發病機率。又如癌症基因檢測,可分為遺傳性的癌症檢測及癌症組織檢測:前者可偵測是否有單一基因的變異,導致罹癌風險增加;後者則針對是否有藥物易感性的基因變異,做為臨床用藥的參考,也是目前精準醫療的重要應用項目之一。再者,基因檢測後續的生物資訊分析,包含基因序列的註解、變異位點的篩選及人工智慧評估變異點與疾病之間的關聯性等,對臨床醫療工作都有極大的助益。

基因定序有助於精準醫療的實現。圖/科技魅癮提供

建立屬於臺灣華人的基因庫

每個人的基因背景都不同,而不同族群之間更存在著基因差異,使得歐美國家基因庫的資料,幾乎不能直接應用於亞洲人身上,這也是我國自 2012 年發起「臺灣人體生物資料庫」(Taiwan biobank),希望建立臺灣人乃至亞洲人的基因資料庫的主因。而 2018 年起,中央研究院與全臺各大醫院共同發起的「臺灣精準醫療計畫」(TPMI),希望建立臺灣華人專屬的基因數據庫,促進臺灣民眾常見疾病的研究,並開發專屬華人的基因型鑑定晶片,促進我國精準醫療及生醫產業的發展。

目前招募了 20 萬名臺灣人,這些民眾在入組時沒有被診斷為癌症患者,超過 99% 是來自中國不同省分的漢族移民人口,其中少數是臺灣原住民。這是東亞血統個體最大且可公開獲得的遺傳數據庫,其中,漢族的全部遺傳變異中,有 21.2% 的人攜帶遺傳疾病的隱性基因;3.1% 的人有癌症易感基因,比一般人罹癌風險更高;87.3% 的人有藥物過敏的基因標誌。這些訊息對臨床診斷與治療都相當具實用性,例如:若患者具有某些藥物不良反應的特殊基因型,醫生在開藥時就能使用替代藥物,避免病人服藥後產生嚴重的不良反應。

基因時代大挑戰:個資保護與遺傳諮詢

雖然高科技與大數據分析的應用在生醫領域相當熱門,但有醫師對於研究結果能否運用在臨床上,存在著道德倫理的考量,例如:研究用途的資料是否能放在病歷中?個人資料是否受到法規保護?而且技術上各醫院之間的資料如何串流?這些都需要資通訊科技(ICT)產業的協助,而醫師本身相關知識的訓練也需與時俱進。對醫院端而言,建議患者做基因檢測是因為出現症狀,希望找到原因,但是如何解釋以及病歷上如何註解,則是另一項重要議題。

從人性觀點來看,在技術更迭演進的同時,對於受測者及其家人的心理支持及社會資源是否相應產生?回到了解病因的初衷,在知道自己體內可能有遺傳疾病的基因變異時,家庭成員之間的情感衝擊如何解決、是否有對應的治療方式等,都是值得深思的議題,也是目前遺傳諮詢門診中會詳細解說的部分。科技的初衷是為了讓人類的生活變得更好,因此,基因檢測如何搭配專業的遺傳諮詢系統,以及法規如何在科學發展與個資保護之間取得平衡,將是下一個基因時代的挑戰。

更多內容,請見「科技魅癮」:https://charmingscitech.pse.is/3q66cw

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《科技魅癮》的前身為1973年初登場的《科學發展》月刊,每期都精選1個國際關注的科技議題,邀請1位國內資深學者擔任客座編輯,並訪談多位來自相關領域的科研菁英,探討該領域在臺灣及全球的研發現況及未來發展,盼可藉此增進國內研發能量。 擋不住的魅力,戒不了的讀癮,盡在《科技魅癮》