埃德溫·哈勃
《星際穿越》中,土星旁邊的蟲洞將我們帶去了一個全新的星系??梢粋€世紀前,人們還認為宇宙中只有銀河系一個星系呢。是誰第一個打破堅冰,帶領人類望向深空?正是125年前出生的一位偉大科學家——埃德溫·哈勃。
埃德溫·哈勃證實了銀河系外還有其他星系存在,并發(fā)現(xiàn)了星系的紅移現(xiàn)象,建立了哈勃定律,證明宇宙在加速膨脹。他是公認的星系天文學之父。月球上的哈勃環(huán)形山、我們熟知的哈勃太空望遠鏡,以及小行星2069,都是以他命名。
哈勃太空望遠鏡
關于他還有什么不為人知的故事呢?他和圖靈一樣,是超級厲害的體育健將呢!
全能運動員哈勃
1889年11月20日,埃德溫·哈勃出生在美國密蘇里州一個保險從業(yè)員家庭。第二年,全家搬到伊利諾伊州的惠頓市。
小時候,哈勃各科成績都非常好,除了拼寫,但令他聲名遠播的不是智商,而是超常的體能。他擅長棒球、足球、籃球、田徑、拳擊……(從小體育不及格的學渣小編哭了)。
1906年,哈勃正在上高中,他在同一場高中田徑運動會中,獲得了7個第一名和1個第三名。同年,他還打破了伊利諾伊州高中跳高的州際紀錄。
在籃球場上,他更是全能選手,從中鋒到得分后衛(wèi),無所不能。1907年,他帶領芝加哥大學籃球隊問鼎聯(lián)賽冠軍。
他還有個興趣是用假餌釣魚,業(yè)余還練習拳擊。
永不言棄的孝順學霸
在芝加哥大學,哈勃學習了數(shù)學和天文學,1910年獲得了科學學士學位。
之后,為了滿足父親的希望,他放棄了終身熱愛的天文學,轉而去牛津大學王后學院學習法律, 并成為牛津大學最早的羅德獎學金獲得者之一(羅德獎學金是最久負盛名的獎學金項目,是全球最難申請的獎學金,錄取率是萬分之一,被譽為“全球本科生諾貝爾獎”)。后來,他又開始學習文學和西班牙語,并獲得了碩士學位。
1913年,哈勃的父親去世了,他從牛津回到美國照顧傷心的母親和姐弟。他對法律實在沒有興趣,所以開始在印第安納州的一所高中當老師,教西班牙語、物理和數(shù)學。
當了一年的高中老師,25歲的哈勃決定重新開始追求自己的夢想——成為職業(yè)的天文學家。在一位曾教過哈勃的教授推薦下,他進入了隸屬于芝加哥大學的葉凱士天文臺,學習天文學,并于1917年獲得了博士學位,論文題目是“模糊星云的圖像研究”(Photographic Investigations of Faint Nebulae)。
哈勃的博士論文
走向深空——銀河系并不孤單
第一次世界大戰(zhàn)爆發(fā)時,哈勃應征入伍。戰(zhàn)爭結束后,他在劍橋大學待了一年,隨后著名天文學家喬治·海耳邀請哈勃到加州威爾遜山天文臺工作。他在這里,一直工作到去世。
1919年,哈勃剛到達威爾遜山天文臺時,碰巧趕上當時全球最大的100英寸(2.5m)口徑胡克望遠鏡的落成。那個時候,科學家普遍認為,宇宙中只包含唯一的一個星系——銀河系。然而,哈勃用胡克望遠鏡發(fā)現(xiàn),事實遠不是這么簡單。他在包括仙女座星云和三角座在內(nèi)的“漩渦星云”中發(fā)現(xiàn)了造父變星?!靶郎u星云”實際上是螺旋星系,當時的人們以為這是銀河系范圍內(nèi)的一種星云,故得名。造父變星則是一種非常明亮的變星。
螺旋星系
1922年到1923年,哈勃的觀測首次向人們證明,這些所謂的“星云”并不是銀河系的一部分,而是分布于遙遠宇宙的星系。他的觀點遭到了許多主流天文學家的反對,特別是哈佛大學天文臺臺長哈羅·沙普利。諷刺的是,哈羅·沙普利正是證明銀河系的中心不是太陽系、太陽系其實處在銀河系邊緣的那位天文學家,他卻不愿意承認銀河系不是宇宙的中心。沙普利對哈勃提出了嚴厲的批評,并稱他的成果是垃圾。
1924年11月23日,哈勃35歲。他不顧眾人反對和嘲笑,在《紐約時報》上發(fā)表了自己的發(fā)現(xiàn),并在次年1月1日,將正式的論文發(fā)表在美國天文學會會議上,為他贏得了500美元的獎金。
哈勃的這一發(fā)現(xiàn),從根基上動搖了人們對宇宙的看法,為后人鋪就了宇宙深空觀測的道路??梢哉f,我們現(xiàn)在對宇宙的認識,是從哈勃開始的。
對了,哈勃還非常不同意當時人們對星系的分類方法,自創(chuàng)了“哈勃序列”,由于圖形很像音叉也被稱為“哈勃音叉圖”。他根據(jù)目視觀測將星系分為橢圓星系、透鏡星系、螺旋星系和不規(guī)則星系。直至今日,無論是專業(yè)的天文研究還是業(yè)余天文學的觀測,哈勃序列都是最常用的星系分類法。
哈勃音叉圖
那一抹紅移——宇宙竟然在加速膨脹
我們知道,當火車呼嘯而過時,我們聽到的聲音是由尖嘯變到低沉。這是由于聲波的多普勒效應,即波源與觀察者相互靠近,觀察者接受的頻率增大;如果二者遠離,則接收到的頻率減小。
謝耳朵的多普勒效應
光波也有同樣的效應,只不過,光的頻率變化表現(xiàn)在顏色上。頻率高的光偏藍,頻率低的光偏紅。也就是說,如果物體朝我們而來,光的頻率增大,色彩將偏藍,如果它離我們遠去,頻率降低,色彩會偏紅。
在哈勃之前,已有科學家發(fā)現(xiàn)星系有紅移現(xiàn)象,他們認為星系正在以300~1800公里/秒的速度遠去。在此基礎上,哈勃研究了46個星系,發(fā)現(xiàn)了一個震驚世界的秘密——星系越遠,紅移程度越大,遠離我們的速度越快。也就是說,星系正在加速離去,宇宙正在加速膨脹。這被稱為“哈勃定律”,成為宇宙膨脹理論的基礎。
Blowing in the Wind
縱觀哈勃的一生,他出生在一個基督教家庭,但是對宇宙的研究和觀測,讓他逐漸認識到人類認識和思維的局限,最終成為一個不可知論者。
1953年9月28日,哈勃因腦血栓去世。死后,沒有舉行任何葬禮。他是火葬、土葬,還是將遺體捐獻給醫(yī)學了,或是把骨灰灑向大海了?沒有人知道。他的妻子格蕾絲也沒有公布他的墓地在何處。
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