埃德溫·哈勃：觀測(cè)宇宙學(xué)的開(kāi)拓者

文/幻棠

▲ 青年時(shí)期的埃德溫·哈勃

▲ 埃德溫·哈勃

人類(lèi)對(duì)宇宙的認(rèn)知過(guò)程與一個(gè)嬰兒了解周遭世界的過(guò)程并無(wú)兩樣，都是在不斷的觀察中逐漸形成，是一個(gè)不斷發(fā)現(xiàn)和糾錯(cuò)的過(guò)程。在埃德溫·哈勃提出自己對(duì)宇宙的新觀點(diǎn)之前，人類(lèi)一直認(rèn)為宇宙只有銀河系，是他的發(fā)現(xiàn)，幫助人類(lèi)打開(kāi)了宇宙認(rèn)知的廣闊之門(mén)。

1889 年，埃德溫·哈勃生于美國(guó)密蘇里州馬歇爾菲爾德。他在那里度過(guò)了美好的童年，小小的他對(duì)未知懷有很濃厚的興趣，并且有很強(qiáng)烈的探索精神。埃德溫·哈勃最喜歡“科幻之父”儒勒·凡爾納的《海底兩萬(wàn)里》，那個(gè)未知世界令他沉迷。這種似乎天生就有的好奇心為他后來(lái)持續(xù)觀測(cè)宇宙提供了非常有力的支撐。

向往星空的埃德溫·哈勃在校成績(jī)優(yōu)異。他在芝加哥大學(xué)主修了數(shù)學(xué)及天文學(xué)，1910 年順利獲得了理學(xué)學(xué)士學(xué)位。盡管埃德溫·哈勃很喜歡天文學(xué)，但是他拿到羅德獎(jiǎng)學(xué)金后還是遵從了父親的遺愿，去牛津大學(xué)學(xué)習(xí)了法律、文學(xué)和西班牙語(yǔ)。1913 年，埃德溫·哈勃在肯塔基州路易斯維爾城開(kāi)辦了一家法律事務(wù)所，當(dāng)起了律師。

不過(guò)，這種情況并沒(méi)有持續(xù)太久。很快，埃德溫·哈勃便發(fā)現(xiàn)，當(dāng)律師并不是自己內(nèi)心真正所向。研究天文學(xué)的渴望促使他放棄律師職業(yè)，選擇了去威斯康星州的耶克斯天文臺(tái)讀研究生，并且依靠這里的工作，重新回到了芝加哥大學(xué)，攻讀天文學(xué)博士學(xué)位。研究生期間，他的主要研究課題是“微弱星云的攝影研究”，這為他后來(lái)的發(fā)現(xiàn)奠定了基礎(chǔ)。

1917 年，28 歲的埃德溫·哈勃順利畢業(yè)。這一年，美國(guó)正在歐洲打第一次世界大戰(zhàn)。埃德溫·哈勃的職業(yè)又出現(xiàn)了轉(zhuǎn)折，他加入了美軍，并在法國(guó)服役。埃德溫·哈勃很快晉升為少校，不幸的是他在戰(zhàn)斗中受傷，不得不在1919 年退伍。退伍后，埃德溫·哈勃又想起了心心念念的天文學(xué)，立即穿著制服前往威爾遜山天文臺(tái)，并從此開(kāi)始了他后半生的天文學(xué)家生涯。

▲ 威爾遜山口徑1.52 米和2.54 米望遠(yuǎn)鏡

▲ 埃德溫·哈勃正在使用望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行觀測(cè)

20 世紀(jì)20 年代早期，天文圖像中形狀奇怪、模糊的螺旋狀天體是天文學(xué)界關(guān)注的焦點(diǎn)，大家都在討論這些是什么。當(dāng)時(shí)，人們普遍認(rèn)為,它們是一種被稱(chēng)為星云的氣體云。埃德溫·哈勃進(jìn)行的第一次觀測(cè)用的是直徑1.52 米的望遠(yuǎn)鏡，觀測(cè)對(duì)象是銀河系里的星云。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的觀測(cè)，他對(duì)星云提出了自己的觀點(diǎn)。他說(shuō)：“那些來(lái)自星云的光的確來(lái)自星云附近的恒星。星云系原子云和塵埃云，不像恒星那么熱，但會(huì)發(fā)光。”

不久后，埃德溫·哈勃開(kāi)始利用直徑達(dá)2.5 米的胡克望遠(yuǎn)鏡來(lái)觀測(cè)星空。胡克望遠(yuǎn)鏡是一種反射式望遠(yuǎn)鏡，在此后的30 年間，一直是世界上最大的望遠(yuǎn)鏡。毫無(wú)疑問(wèn)，胡克望遠(yuǎn)鏡連接了哈勃與星空。

1923 年，在胡克望遠(yuǎn)鏡拍攝的照片中，埃德溫·哈勃仔細(xì)觀察了仙女座星云，發(fā)現(xiàn)其所包含的恒星與我們銀河系中的類(lèi)似，只是更暗。通過(guò)比較造父變星的亮度變化，埃德溫·哈勃確定在銀河系之外可能還存在其他星系。此后，他繼續(xù)以仙女座星云為觀測(cè)對(duì)象進(jìn)行研究，最終估算出仙女座星云的距離近90 萬(wàn)光年。這么遙遠(yuǎn)的距離意味著,仙女座星云不再局限于銀河系內(nèi)，而是一個(gè)河外星系。埃德溫·哈勃的發(fā)現(xiàn)打破了一直以來(lái)“整個(gè)宇宙包括所有恒星都在銀河系中”的人類(lèi)認(rèn)知，在天文界引起了軒然大波。此后幾年里，埃德溫·哈勃又發(fā)現(xiàn)了其他星系，使得大家意識(shí)到：銀河系只是宇宙中眾多星系的一部分，宇宙遠(yuǎn)比原來(lái)想象中的更加遼闊。

證明宇宙中存在河外星系是埃德溫·哈勃的一個(gè)偉大成就，改變了人類(lèi)對(duì)宇宙的認(rèn)知，但是這并非他人生中唯一的高光時(shí)刻。埃德溫·哈勃并未止步于此。

接下來(lái)，埃德溫·哈勃不僅根據(jù)觀測(cè)建立了星系分類(lèi)系統(tǒng)，而且還發(fā)現(xiàn)了宇宙膨脹的現(xiàn)象，提出了哈勃定理。這些源于埃德溫·哈勃對(duì)星系光譜的研究。埃德溫·哈勃發(fā)現(xiàn)，星系之間的距離越遠(yuǎn)，星系移動(dòng)的速度就越快，因此，他提出了“宇宙在快速膨脹”的設(shè)想。并且，他和同事的共同努力證明了這個(gè)設(shè)想，確定了哈勃常數(shù)?，F(xiàn)在，這個(gè)定理和哈勃常數(shù)早就被以他的名字命名的哈勃望遠(yuǎn)鏡的空間觀測(cè)所證實(shí)。

如今，雖然埃德溫·哈勃人已逝去，但他關(guān)于宇宙的觀點(diǎn)和貢獻(xiàn)仍然陪伴著人類(lèi)認(rèn)知的成長(zhǎng)，激勵(lì)著人類(lèi)探索更遙遠(yuǎn)的太空。

▲ 這個(gè)底片顯示仙女座星云一定屬于另一個(gè)星系

▲ 埃德溫·哈勃不僅根據(jù)觀測(cè)建立了星系分類(lèi)系統(tǒng)，而且還發(fā)現(xiàn)了宇宙膨脹的現(xiàn)象，提出了哈勃定理，