薇拉·魯賓訪談錄（下）

阿蘭·萊特曼

萊特曼：我想問您有關(guān)個(gè)體星系旋轉(zhuǎn)的研究。您是怎么想到研究這個(gè)的？

魯賓：那是20世紀(jì)70年代初的事。那時(shí)，肯特·福特建造了一臺(tái)很特別的光譜儀，也許是最好的一臺(tái)，別的地方?jīng)]有?？咸睾臀颐磕甓家ヂ逋柼煳呐_(tái)或基特峰兩次，取得幾個(gè)類星體的光譜。和別人一樣，都是些不怎么樣的光譜，搞到的東西都很難看出點(diǎn)兒什么。這時(shí)，我又結(jié)交了一些天文學(xué)家，有時(shí)候會(huì)接到朋友電話，比如說瑪格麗特·伯比奇和馬丁·施密特。他們跟我說：“你看到什么什么了沒有？你有沒有紅移數(shù)據(jù)？如果沒有，我去給你搞一份?！闭f到做到，很友好。可是問題又來啦：不是我想要的那種材料，因?yàn)樗麄冞@些人總體上比我享有多得多的使用望遠(yuǎn)鏡的時(shí)間。如果我有光譜但不知道紅移是什么，那就只好告訴他們我的看法或者放棄那個(gè)

光譜。這樣折騰了一兩年，我非常清醒地認(rèn)識(shí)到這不是我想用的方法，所以決心挑選一個(gè)我可以親自去觀察的問題，全力以赴。我選擇了研究M31的旋轉(zhuǎn)，這才稱得上真正開始了研究。

正面的原因就是我對星系動(dòng)力長久以來的興趣。在20世紀(jì)70年代以前，大型望遠(yuǎn)鏡很少，可是到了20世紀(jì)70年代初，良好的顯像管光譜儀能夠讓我們將小型望遠(yuǎn)鏡當(dāng)作大型望遠(yuǎn)鏡使用。此前，天文學(xué)大體上得靠推斷，在整個(gè)天文學(xué)歷史上，天文學(xué)家都聰明得不得了，他們能夠推斷如果有了較大的望遠(yuǎn)鏡就會(huì)看到什么。我真的認(rèn)為天文學(xué)史就幾乎是大型望遠(yuǎn)鏡的歷史。然后，你得到這臺(tái)大型望遠(yuǎn)鏡一看，發(fā)現(xiàn)你此前的猜測很正確；然后邁出另一步，又是一個(gè)推斷。所以，人們一直在推斷星系旋轉(zhuǎn)是怎么個(gè)樣子，但是誰也沒有真正仔細(xì)地研究過它的樣子。經(jīng)過瑪格麗特和杰夫·伯比奇的研究，內(nèi)側(cè)幾個(gè)星系的情況已經(jīng)相當(dāng)清楚，可是外緣的星系不是這樣。所以在一定程度上，是因?yàn)槲乙酝鶎π窍祫?dòng)力的興趣。當(dāng)然還有別的，比如說我意識(shí)到有了可供我使用的儀器，自己的確能做了。到了最近我才意識(shí)到，我這人就是喜歡干別人不干的事。

萊特曼：您當(dāng)初開始找暗物質(zhì)的證據(jù)，在時(shí)間上是不是稍遲一點(diǎn)？

魯賓：是的，是在M31項(xiàng)目之后拓展的項(xiàng)目。我對暗物質(zhì)的了解很緩慢。我跟肯特·福特每天晚上做4個(gè)光譜，兩三個(gè)小時(shí)也只能做這么多，每張我都得沖洗，我們輪流操作望遠(yuǎn)鏡。我沖洗底片，他搭建儀器，我們總是一起觀察，因?yàn)槲覀儍蓚€(gè)都喜歡這樣。我清楚地記得頭兩個(gè)晚上做出來的光譜都那么直，讓我很困惑。我最先想到的是，可能有某種反饋機(jī)制在里面，如果恒星過快就放慢，如果太慢就加快，看起來不像是隨機(jī)發(fā)生的事。這在今天看來是完全錯(cuò)誤的。如果想到物質(zhì)的分布，或許就能理解速度的分布，可是最初我真的沒有想到這個(gè)念頭。我真正在想的是觀察到的事實(shí)，而不是物質(zhì)的分布。

萊特曼：但是您后來認(rèn)識(shí)到這與物質(zhì)的分布和暗物質(zhì)有關(guān)。您在跟人們談?wù)撨@個(gè)問題時(shí)，大家都是什么反應(yīng)？

魯賓：當(dāng)時(shí)我之所以重新開始研究旋轉(zhuǎn)曲線的問題，是為了逃避大尺度運(yùn)動(dòng)研究中的爭論。我確實(shí)喜歡這個(gè)問題，因?yàn)樾D(zhuǎn)曲線是那么平緩。從觀察角度來看，這個(gè)圖很好看，所有應(yīng)該做的事情就是向人們展示一對光譜，他們馬上就知道是怎么回事了。在某種意義上，這就是一種極好的觀察項(xiàng)目，無論誰看到這些曲線都會(huì)認(rèn)為這些旋轉(zhuǎn)曲線是平的，用不著給他們提供測量數(shù)字，也沒有爭論。你給他們看一張圖就完事了。

萊特曼：有人懷疑數(shù)據(jù)嗎？

魯賓：沒人懷疑。沒多久數(shù)據(jù)就堆積起來了，很快就有20個(gè)旋轉(zhuǎn)曲線，然后40個(gè)，然后60個(gè)，都是又平又緩。在我的記憶中，從來沒有誰對數(shù)據(jù)產(chǎn)生過懷疑。旋轉(zhuǎn)曲線又平又緩，誰都沒有懷疑過，至少?zèng)]有人當(dāng)著我的面懷疑過。我覺得許多人最初希望沒有暗物質(zhì)，可是觀測結(jié)果無法否認(rèn)，所以大多數(shù)人只是不熱情地接受而已。

萊特曼：所以不用宣傳這項(xiàng)研究的意義？

魯賓：用不著，因?yàn)槔碚摶A(chǔ)已經(jīng)存在。歐斯垂克、皮布爾斯、亞希勒，還有一些人已經(jīng)想

出了很好的主意，他們認(rèn)為無論你觀察與否，暗物質(zhì)都應(yīng)當(dāng)存在，它有它的用途，即穩(wěn)定這個(gè)圓盤。這些觀念已經(jīng)流行了好一陣子了，而且觀測結(jié)果那么合拍。因?yàn)橐呀?jīng)有了一個(gè)框架，所以有些人對觀測結(jié)果表示了非常熱情的歡迎。

萊特曼：您是什么時(shí)候最先聽說“視界”問題的？

魯賓：我記得是在20世紀(jì)70年代中期，當(dāng)時(shí)我在埃里斯參加一個(gè)夏季培訓(xùn)班，羅杰·彭羅斯也去授課，我聽了他的幾門課。

我是個(gè)觀察者，傾向于將我了解的宇宙與觀察到的東西聯(lián)系起來。所以，我覺得宇宙學(xué)與其他許多人的研究相比可能要寬松得多、輕松得多。這也許與我早先與伽莫夫的交往有關(guān)，與我早期的研究有關(guān)。我認(rèn)為很多模型都很精彩，其中有一些很可能有正確的成分在里面?？墒牵臀冶救硕?，我對許多此類理論的態(tài)度是，我們?nèi)匀惶幱谔剿髡胬淼倪^程中，所以對于那些不合適的細(xì)節(jié)沒有必要太擔(dān)心，因?yàn)槲覀兛梢园阉鼈冞\(yùn)用于仍然需要了解的領(lǐng)域。我們這一代人很幸運(yùn)，我們已經(jīng)到了理解宇宙整體的邊緣。如今望遠(yuǎn)鏡越來越大，天文學(xué)者也越來越聰明，我們要發(fā)

現(xiàn)的東西最終肯定都會(huì)發(fā)現(xiàn)，我們的理論需要不斷地更新?！耙暯纭?問題與這類情況不是很合拍，可是我認(rèn)為，科學(xué)在于不斷改進(jìn)過去對我們有用的東西，所以我認(rèn)為可以將其置于某個(gè)需要關(guān)注的領(lǐng)域。

萊特曼：您怎么看所謂的“平面度”問題？

魯賓：這真是個(gè)問題。我不明白為什么歐米伽應(yīng)該是1，我實(shí)在不知道為什么宇宙應(yīng)該非常平衡，就像觀測到的那樣。觀測結(jié)果告訴我們歐米伽是0.2，但所有理論家會(huì)告訴我0.2離1特別近，所以就通過了平面度參數(shù)。我的確認(rèn)為這是個(gè)問題，我是一點(diǎn)兒也不理解。我相信觀測結(jié)果，而且我也相信這些觀測結(jié)果在告訴我是0.2。如果認(rèn)為“0.2太接近1”因此必須是1，我一點(diǎn)兒也不能信服。我心里常常嘀咕，再過500年宇宙學(xué)是個(gè)什么樣子?；蛟S他們會(huì)解決平面度問題，或者他們知道歐米伽的確是1，無論誰觀察都會(huì)心滿意足，如此等等。我認(rèn)為如果沒有問題，那就反倒沒有意思了。

如果我們能夠了解暗物質(zhì)的分布或者有多少暗物質(zhì)，那么就會(huì)得到良好的觀測證據(jù)來證明歐米伽大于0.2。這樣一來，這個(gè)問題的局部就會(huì)消失也說不準(zhǔn)。

我還記得在大尺度運(yùn)動(dòng)問題的早期和中期，我最欽佩的一些人告訴我不可能得到大尺度運(yùn)動(dòng)的東西，因?yàn)樵缙谟钪娴牟灰?guī)則現(xiàn)象在逐漸減弱后完全消失。他們把認(rèn)為我不會(huì)得到大尺度運(yùn)動(dòng)的所有原因都告訴了我，這給我留下了深刻的印象，的確把我嚇壞了?？墒?，如果事情發(fā)展到最終大家都相信有大尺度運(yùn)動(dòng)而且觀測結(jié)果也證明了這一點(diǎn)，理論家就只得回去修改他們的理論。這挺好，這就是進(jìn)步。

萊特曼：您怎么看膨脹宇宙模型？您認(rèn)為這是個(gè)假說嗎？有沒有推測性質(zhì)？

魯賓：我把它看作一個(gè)假說，我認(rèn)為推測程度不是很大，沒有大爆炸的推測性大。我學(xué)的那點(diǎn)物理學(xué)還不夠。就像許多物理學(xué)家那樣，我向過去一步一步地推算，大家給你什么數(shù)字（比如說10-46或別的什么）都行，感覺蠻舒服的，但是我沒有直覺。那就這樣吧，就在那一點(diǎn)和大爆炸之間。我想我愿意看一看任何一種模型，因?yàn)槲沂裁捶椒ǘ疾恢?，所以也推翻不了任何人的模型。常?guī)的那個(gè)簡單的大爆炸是一個(gè)非常普通的框架，只描述幾個(gè)東西，現(xiàn)在阿蘭·古斯等人把細(xì)節(jié)填入那個(gè)時(shí)代。我把它視為一種工作模型。但我可以說，對一個(gè)觀察者來說，目前沒有太

大關(guān)系，因?yàn)槟莻€(gè)時(shí)候可供觀察的東西微乎其微，宇宙背景輻射也許可以除外。

萊特曼：所以，您說的沒有關(guān)系指的是您的觀測項(xiàng)目和您的工程不會(huì)取決于早期宇宙的物理？

魯賓：我的意思不是說不取決于它，因?yàn)槭聦?shí)上如果有人很聰明，他能看出某些觀測結(jié)果可能非常相關(guān)，那就可以直接確定了?？墒牵傮w來說，我和許多人的觀測結(jié)果時(shí)間更近、更新，我們觀測的不是那個(gè)域。我猜想我們大家都希望了解相關(guān)的東西，能夠說明那個(gè)時(shí)代的東西。

萊特曼：您在觀察歐米伽時(shí)與那個(gè)時(shí)代相關(guān)，是因?yàn)榫_預(yù)測歐米伽需要膨脹這樣的先決條件。如果能夠確證歐米伽不是1，那么就可以完全排除膨脹這個(gè)因素，對嗎？

魯賓：對。

萊特曼：您在第一次聽說德拉伯朗、胡克拉和蓋勒的研究時(shí)，是怎么樣的反應(yīng)？

魯賓：我覺得很好。當(dāng)時(shí)我唯一感覺煩惱的是，有那么多非常好的楔形圖，竟然還有人不理解他們真的不是在看空間圖，而是速度。

對，速度。因?yàn)槲业拇_擔(dān)心大尺度運(yùn)動(dòng)，所以我甚至試圖思考如何將其變?yōu)榭臻g圖。但是我認(rèn)為它們很可愛。

萊特曼：除了蓋勒、德拉伯朗和胡克拉的研究，如果還參考別的大量的文獻(xiàn)，比如說您關(guān)于大尺度運(yùn)動(dòng)的研究以及“七武士”等等，表明宇宙是不均一的，不像現(xiàn)在這些簡單的模型。這些對您的想法有沒有改變呢？

魯賓：當(dāng)然有了，我的確認(rèn)為我們所在的宇宙不是一個(gè)均一的、各向同性的宇宙。我的意思是說，我內(nèi)心真正有疑問的這些東西是不能公開講的。我不知道羅伯特森·沃克的宇宙是否存在。我可以想出更多的問題，因?yàn)樗鼈円恢痹谙蛑蔷坏姆较蛲M(jìn)，而且我也請教過一些搞理論的朋友。我不關(guān)心大爆炸問題，也許是因?yàn)槲也惶信d趣的緣故。如果有誰拿出一個(gè)能把這類大尺度非均一性問題納入其中的模型，我倒很想看看，在這之前我可以容忍大爆炸模型。

事物都在變化，所以這些類型的觀察需要一些搞理論的人來考慮如何把它們結(jié)合起來。我仍然相信宇宙中有許多相當(dāng)基礎(chǔ)的內(nèi)容我們還不知道。我認(rèn)為我們的無知很可能大于我們的知識(shí)。所以大爆炸模型正確到了什么程度，還用不著我來操心呢。

萊特曼：在過去的10年或15年里（指1974年到1989年），什么研究對您的思想有很大的影響？

魯賓：戴維斯、亞希勒和施特勞斯從星系的分布預(yù)測其運(yùn)動(dòng)趨向的研究給我留下了深刻的印象。他們研究的尺度不大，只有幾十萬秒差距，但我還是很喜歡那種方法。在我看來，這似乎是研究鄰近星系的基本方法。我們都是把星系當(dāng)作引力場中的測試粒子，想看看它們的移動(dòng)速度及其意義。用物質(zhì)的分布來預(yù)測星系會(huì)怎樣，這在我看來是令人滿意的一種方法，給我的印象很深。

萊特曼：您覺得搞理論的和搞觀測的在過去一二十年的宇宙學(xué)研究中合作得怎么樣？是一種成功的工作關(guān)系，還是一方在前另一方跟隨其后？您覺得這樣子如何？

魯賓：我不曉得。也許這個(gè)問題輪不到我來回答，因?yàn)槲覂A向于獨(dú)自研究。我不常與搞理論的交流，而且覺得這樣做沒有什么不對的地方。也許你認(rèn)為暗物質(zhì)就是一個(gè)例子，當(dāng)時(shí)卻不是。

我不記得理論家站起來說：“星系有厚厚的光環(huán)，因?yàn)檫@些光環(huán)是平緩的，所以你們?nèi)フ倚D(zhuǎn)曲線吧?！蹦銜缘冒桑瑢ξ襾碚f，就是自己想，然后想到了什么。你問我對平緩旋轉(zhuǎn)曲線的反應(yīng)，我記得我觀測到的第一組星系亮度很高。我們在《天體物理學(xué)報(bào)》上發(fā)表了一篇文章，很多人的反應(yīng)是：“好吧，可是那是因?yàn)槟銈冏龅氖歉吡炼鹊男窍笛?。?/p>

萊特曼：即便是高亮度星系也很難解釋。

魯賓：你說得對。他們的意思是說，那些亮度較低或更低的星系就會(huì)有下落的旋轉(zhuǎn)曲線。

我們生活在一個(gè)多樣化的世界，有些人喜歡思考，有些人喜歡觀察，在某些方面我們有交流。總體來說，我認(rèn)為對觀察者和思考者雙方都有益。

萊特曼：您能不能說說宇宙學(xué)目前有些什么突出的問題。

魯賓：當(dāng)然有這么一些問題，比如說暗物質(zhì)是什么、有多少暗物質(zhì)、它的分布情況是怎樣的，等等。有些問題有望向我們揭示很早期的宇宙是個(gè)什么樣子，比如說暗物質(zhì)是熱的還是冷的，如果歐米伽只有0.2，會(huì)不會(huì)全是重子，等等。我認(rèn)為這些都是基本問題，也許相互關(guān)聯(lián)。也許不久后，我們最有可能要對付的問題就是暗物質(zhì)的性質(zhì)及其分布情況，是像星系這個(gè)樣子呢，還是更均勻。至于怎樣才能做到這些，很難想出好的觀測項(xiàng)目。

萊特曼：也許數(shù)值模擬能做出一點(diǎn)兒來。如果您能按照自己的想法設(shè)計(jì)宇宙模型，您會(huì)怎樣做？

魯賓：我覺得自己沒有聰明到能夠設(shè)計(jì)宇宙的模型。宇宙這玩意兒我干不了，沒那個(gè)天賦。

萊特曼：史蒂文·溫伯格的《頭三分鐘》里說，在這個(gè)地方，宇宙看上去如果越能理解，那就越顯得沒有意思。您認(rèn)為宇宙有沒有這樣一個(gè)點(diǎn)呢？

魯賓：我同意他的觀點(diǎn)。我覺得物理定律就是那樣，星系、恒星、行星誕生，超新星誕生，然后人類誕生，進(jìn)化了不起呀。但是，我認(rèn)為這是一場游戲，一場有趣的游戲。我們有些人碰巧在場，我們碰巧有了孩子，他們碰巧成為他們現(xiàn)在這樣。這一切我不覺得有什么特別重要的。但是，對于我們當(dāng)中的有些人，試圖解釋這個(gè)宇宙很重要，那也是他們大半生都在努力著的事情。