【哈佛大學】公開課：天文臺之夜 P15 - 15. 發現宇宙的那一天

非常感謝各位今晚前來 我總是樂於來到哈佛-史密松天體物理中心 而且我希望你開始想像 那不是2009年 而是1909年 一百年前 而我也不會有這份PowerPoint簡報 我會使用幻燈片 那就是當時他們所稱呼的黑白的 可能會稍微手動上色來增添一些色彩 但是1909年的宇宙卻完全不同 那時候 你不會看到類星體 你根本不會知道遙遠的星系 或者是瘋狂旋轉的中子星和黑洞 不 當時這就是宇宙 銀河系 銀河系的寬度他們認為可能達到一萬到三萬光年 那就是整個宇宙 這群星體以盤狀的形狀在我們的天際劃過 宛如一名逃竄的幽靈 懸浮於深不見底的虛無之中 那是百年前的宇宙 好吧 這並不是說沒有任何猜測 總是有某些猜測 以前就有人想過 銀河系是唯一的一個嗎 那是唯一的宇宙嗎 也曾有過一些猜測 最重要的是 這位來自英國達勒姆的托馬斯·懷特 他在1750年寫了一本書 其中包含了他自己的推測 他很有趣 他是一名木匠的兒子 但卻努力地攀上了社會階層 認識了一些貴族 教過著名的美國獨立戰爭將軍康沃利斯爵士的姐妹們 這本書也獲得了他的贊助 他還涉獵了一些宇宙學的假設 他想像銀河是一團被其他星團包圍的星體球體 這一切都是他腦中憑空想像的 他並沒有真正的 他有一些導航和觀測天空的經驗 能夠進行導航 但這就是他天文方面的全部經驗了 這都只是猜測 但他確實在他的書中提到了這些遙遠得連我們的望遠鏡都無法達到的無數天體 1785年 著名的英國天文學家威廉·赫歇爾 也對銀河系之外可能存在的事物提出了自己的猜想 當時赫歇爾擁有世界上最好的望遠鏡 他親自製造了這些望遠鏡 並進行了對天空的掃描 在這場掃視中 他發現了許多不同的星雲 事實上 他曾經提到發現了1 500個新的宇宙 他甚至在《哲學事務會會刊》中寫道 他們中的每一個都可能在壯麗程度上遠勝我們的銀河系 他後來收回了這話 他稍後對此有些猶豫 但當時已有這些猜測 而且實際上在19世紀中期進一步得到了增強 由一名名叫威廉·帕森斯的男子在愛爾蘭所建造 他是羅斯伯爵第三任 這是一位在1845年熱衷於建造事物的人 他是一位貴族 但卻是個喜歡捲起袖子親自動手做事的人 他一直想要做的一件事就是超越威廉·赫歇爾 打造世界上最大的望遠 鏡他確實做到了 而且它被恰當地命名為利維坦 它非常大 他們最近才翻新過 它仍然在愛爾蘭 愛爾蘭 是進行天文觀測的完美之地 所有那些雲朵 所有的雨水 當然 這是個完美的地方 一個六英尺寬的拋光金屬鏡子 這在接下來七十年內都沒有被超越 他用這個大型滑輪系統精細地將其上下移動 並在使用這架望遠鏡時 他有時也能進行一些觀測 他發現其中一些星雲 他率先看到它們呈現螺旋狀 這非常引人入勝 事實上 在英國 皇家天文學會對此相當熱議 他們在每月的會議記錄中進行了報導 一種比迄今為止所知任何事 物都更奇妙難解的結構與安排 這讓其他銀河系開始討論起來 當他們看到這個景象時 這是指仙女座星雲透過羅斯伯爵的望遠鏡所看到的樣子 這就是這項決議的內容 你可以看到 從這張圖片中 其他一些想法和理論也開始發揮作用 其他人透過望遠鏡觀察這些影像後說嗯 這看起來不像其他地方的銀河系 那看起來像是正在形成的附近恆星系統 它確實看起來就是這樣 你會看到一個巨大的中心物質和周圍的氣體 看起來它即將形成一些行星围绕著它 這是一個嬰兒太陽系 而且這其實完全合乎邏輯 特別是因為1885年發生的一件事 當時 天文學家們正仰望天空 突然發現仙女座中出現了一顆新星 一顆超新星 他們大概評估了它的亮度 他們說 你知道 如果仙女座確實是另一個銀河系 遠在遙遠的地方 那顆恆星必須以五十萬個太陽的威力燃燒 嗯 1885 年時 這是不可能的 當時沒有物理學理論可以解釋它 他們還不知道超新星 不知道恆星會爆炸崩潰 這讓所有人都重新回到那個確實正確的陣營 這些螺旋狀星雲很可能是正在形成的嬰兒太陽系 事實上 那項估計的5000萬個太陽數量是一個極大的低估 超新星的威力要強大得多 所以到了20世紀初 大家都認為這問題已經基本解決了 事實上 這正是英國歷史學家艾格尼絲·克拉克在她具 有影響力的著作《星系體系》中 於1890年自信地最終所說的 星雲是否為河外星系的問題 幾乎不再需要討論 這已由發現的進展予以解答 所有人都這樣認為 大部分天文學家都是如此 當然也有些特例 但大多數天文學家開始接受 這個觀點 認為螺旋星雲只是 銀河系內正在形成的新的太陽系 銀河系仍然是整個宇宙 這大概就是當時的情況 直到詹姆斯·基勒這 個人出現 他在19世紀末開始對星雲進行探索 我想把他視為世界上最有成就卻不為人知的天文學家 公眾確實已經遺忘了他 儘管他曾經在那個時代非常有名 他就是那個提出土星環並非固體 而是由許 多獨立的小塊隕石物質組成的觀測證據的人 但他現在已經被很多人遺忘了 但當時他擔任了非常重要的職位 他是利克天文台的主任 這是設置在高海拔山上的第一座天文台 幾乎有一英里高 對吧 如果你不熟悉的話 就在聖荷西正上方 我們現在所稱的矽谷 它是位於山丘上的一個真實村落 他們為天文學家提供了住宅 還有郵局 而且他們非常自給自足 一位訪客稱它為「科學小共和國」 而且當時它擁有世界上最大的望遠鏡 這是一台36英寸的折射望遠鏡 使用鏡片 伽利略當年就是這樣進 行觀測的 透過兩個鏡 片觀察天空 這仍然是個值得參觀的美麗地方 望遠鏡仍然設置用於公眾觀賞 它非常漂亮 我強烈建議去參觀 為了讓天文學家能夠稍微調整並上 下移動望遠鏡 整個樓層會上下移動 整個圓形地板由液壓泵驅動上下移動 當我參觀時 我得到了一次個人小導覽 而且看著它上下移動還蠻有趣的 這真的很有意思 而凱洛 作為導演 他本可以使用這架世界上最大的望遠鏡 他本可以利用它來進行他的研究 但他決定不這麼做 他們正在進行一些測量工作他說 你繼續進行你的測量工作吧 我準備去利克天文台的另一個小地方 就在那裡 右邊那個大圓頂就是裝有36英寸望遠鏡的地方 而在那邊山脊上 被稱為托勒密山脊的地方 有一座較小的圓頂 裡面裝置了一架所有其他山上的天文學家都討厭的望遠鏡 一位天文學家稱之為一堆廢物 那是前主任從英國帶來的反射式望遠鏡 安裝好了 卻沒人想使用 凱勒認為 你知道 他要試試看 當時大多數天文學家都專注於恆星和行星 而詹姆斯·凱勒卻不同 他想觀察星雲 並認為反射式望遠鏡可 能對此有所幫助 同時也能進行光譜分析 因此他拿來這台舊望遠鏡 加以改造調整 開始觀測星雲 這對他這樣地位的人來說 竟然在關注星雲 而當時 最熱門的話題卻是恆星和行星 這實在是令人難以置信 但他還是這樣做了 這是他於1899年拍攝的漩渦的照片之一 我們現在所稱的風車星系、風車星雲、M51 這是另一張NGC 891的照片 他拍攝了這些照片 觀察天空中的星雲 而且他每次拍照時都注意到這些小小的模糊影像 它們不是星星他能確定那些是更遠處的星雲所造成的模糊影像 他開始估算可能有多少個 他得出的估計是 天空中總共有12萬個這樣的東西 他當時覺得他們就像是其他人的一樣 認為那是嬰兒期的太陽系 這是他的想法 但他打算深入研究 事實上 他提到他將對這個進行一些光譜分析 真正開始觀察這些星雲並深入研究 因此 它可能是基勒天文望遠鏡 而不是哈勃太空望遠鏡 因為他早在哈勃之前就已經意識到這一點 幾乎早了兩個十年 他已經掌握了這一點 他有才智 也有設備* 他是當時世界上最好的光譜學家 他本可以弄清楚這些星雲是什麼 不幸的是 他因肺癌在42歲時去世 所以他沒有機會弄清楚 而不幸的是 關於星雲的整個話題 以及它們是什麼 追尋這類問題也暫時被放下了 沒有人注意到這件事大約有十年 之久直到這位名叫海伯·克里絲提的科學家 同時也是利克天文台的天文學家 他來到了利克天文台 他接續了凱洛的腳步 但卻是在十年後 這就是克羅斯利號 他們重新裝修了它 現在看起來像是一門戰艦上的火砲 他回到星雲的問題 並開始更仔細地觀察這些神秘的星雲 他開始以側面觀察螺旋星雲 那些側面朝向的 他注意到這些陰暗的雲層 正是在那個時期的1910年代 其他天文學家正在注意銀河中 的暗雲 並推測它們並不是像 威廉·赫歇爾所認為的那樣是天空中的洞 而是沒有星星的區域 但實際上它們是物質雲團 因此沒有任何光 線從其中發出 柯蒂斯把兩件事聯繫起來了 他說 你看這些沿螺旋星雲排成一列的雲 這就像我們的銀河 這一定是同樣的東西然後他做了另一件事 他不斷地拍攝這些星雲 他會再次回來觀察 然後會發現一些新的恆星出現了 新星出現在其中 而且他會比較這些超新星的亮度 像這顆一樣 與銀河中看到的那顆相比 他說 嗯 如果那顆超新星的亮度相同 在我們觀察到的這些星體中 那顆新星必須距離 我們一百萬光年或更遠 它必須遠在銀河系之外 因此他收集了所有證據 並開始發表論文 宣稱這些星雲確實是其他星系 所以你可能會問 那他為 什麼沒有得到應有的肯定呢 為什麼不是柯蒂斯太空望遠鏡 因為所有證據都是間接的 絕對是間接證據 他所擁有的只是一種邏輯和推理 但他沒有明確的數據 天文学家在相信他之前 想要的是直接測量到那個 星雲的距離 他們沒有這個數據 克里特斯也沒有 那是基洛沒有擁有的 因此我們來認識這位女士 亨麗etta·利維特 你們中有些人可能聽過喬治·強森這裡的演講 他是在幾年前 大約兩年前 撰寫了亨利埃塔·勒維特的傳記 她就在此處這棟大樓裡工作 她是愛德華·皮克林雇用的 臭名昭彰的女性團隊成員之一 他們會…… 女性不被允許真正參與天文學 這被認為 你知道 女性和男性不應該同時在山上 因此他們留在這個天文台 並分析底片 跟蹤光譜 亮度和發光度 以及亨利埃塔·勒維特的專長 觀察每張照片中的變星 而她正是那個拿到羅塞塔石碑的人 字面上的宇宙羅塞塔石碑 這讓螺旋星雲的 謎團得以徹底破解 她一直密切觀察變星的情況 她特別注視著小麥哲倫星雲 這是銀河系的一 個小夥伴 她注意到這些稱為造父變星的變星 她發現它們之間有某種模式 她注意到較明亮的星星 眨眼的頻率較慢 它們會在數小時、數天甚至數個月內閃爍 有點像宇宙中的紅綠燈 這些是它們生命中某個 階段實際上在呼吸的恆星 這只是它們生命中的一段短暫時 期但其中存在著一定的模式 而且她注意到有一條明確的規則 這就是這個時期的光度定律 你可能會問 這一切是什麼意思 這意味著它是完美的標準燭光 這表示你可以望向小麥哲倫星雲 數清楚閃 爍的星體 並準確知道 那顆星在現實中的亮度 然後你可能會說 那麼 它必須離多遠才會像我 在現實中看到的那麼暗呢 她發現了這個規則 這是她發現的標準燭光 而它開啟了天文學 因為在這之前 1910 年代的天文學家們在觀測上受到極大限制 他們無法精確測量多遠的距離 她將其擴展到了更遠得多的距離 造父變星將成為關鍵 用於測量宇宙距離 她是解開這個謎題的人這是一個驚人的發現 人們確實認識到這一點 甚至有人提名亨麗etta·利維特獲得諾貝爾獎 不幸的是 四年的時間太晚了 因為她在1921年 53歲時去世了 根據諾貝 爾獎的規則 只能在生者接受 到那時為止 她已經發現了2400顆變星 其中 並非全部都是造父變星 但這是一個非常重要的發現 而真正利用這一點的人是哈 洛·夏普利 之前曾提到過 他是一個聰明的人 青少年時期 他實際上是一名犯罪記者 為密蘇里州和堪薩斯州的報紙工作 他前往密蘇里大學 想主修新聞學 但他到了之後才發現 哎呀 新聞學院將於明年開辦 因此他開始修讀其他課程 其中一門是天文學 並發現自己在這方面相當有天賦 他表現得如此出色 以至於後來獲得普 林斯頓大學的博士學位 並成為天文學界的明日之星 每個人都想要他 他最 終獲得位於漢密爾頓 山天文台的穩定職位 然後剛在加州起步時 就 能使用世界上最好的望遠 鏡十年內 他從一名犯罪記者轉行成為…… 坐在世界最大望遠鏡的目鏡前 並繼續進行他的研究 使用亨利埃塔·列維特的簡單規則 以在球 狀星團中尋找造父變星 這些是球形、美麗的星群 這些星體以一種優雅的對 稱方式環繞著我們的銀河系 他利用造父變星來測量這些球狀星團的距離 並大致繪製出它們在銀河系周圍的分佈情況 他發現它們對稱地分 布在銀河兩側 但他 也注意到另一件事 大多數都偏離了中心 在我们的天空中 它們 都大致聚集在人馬座附近 然後他突然意識到 當他畫出這個圖時 那才是宇宙 的中心 太陽系並不在中心 我們只是被捲到一邊而已 我們位於銀河系的郊區 我們不在中心 這是一個令人驚訝的發現 這也是哈洛·夏普利 對天文學最大的貢獻 正在發現太陽系的真正位置 在銀河系的結構中 他也注意到另一件事 他能夠透過這個球狀星團系統 來確定距離 以 及銀河系的寬度 而且它寬約三十萬光年 而不是一萬到三萬光年 現在 經過其他校準後 這數字下降到了 約十萬左右 但儘管如此 他仍在擴大規模 銀河系的十倍 那是一個如此巨大的躍進 他決定 就是這樣 這就是宇宙的樣子 這是銀河系 所有這些螺旋星雲 它們只 是小小的附屬物 它們可能 位於銀河系中 它們可能被 某種方式包圍著 但非常小 銀河是宇宙 這是哈羅·沙普利的大觀點 他非常執著於這個觀點 不想放棄 這是一個有遠大理想的人 而且他堅持自己的理念 由於他是一位有前途的新秀 而且擁有很大的影響力 很多人對此都非常重視 因此 到了1920年 我們有大銀河 的觀點 哈洛· 夏普利對上埃伯·柯蒂斯 當時仍留在利克天文台 試圖說 服人們 不 它們是島嶼宇宙 因此這兩位男士 之間產生了衝突 儘管他們很友好 但他們確 實進行了被稱為 1920年4 月在華盛頓特區舉行的「大辯論」 而且試圖判斷 誰的證據最好 結果是平局 沒有人真 正說服了任何人 因為當 時的數據確實 還不是很可靠 還没有人完 成必要的事情 直接測量到其中一個 螺旋星雲 柯蒂斯有機會他當時在利克天文台 Crossley 有機會真正做點事情 Curtis 本來可以做到的 但就在那場大辯論幾天前 他接 受了賓夕法尼亞 州匹茲堡市郊的阿 勒格尼天文台台長職位 這又是 一個非常好的地方 適合天文觀測 所有鋼鐵工廠的煙霧 是的 我想在那裡但是 你知道 那很光榮 他有個家庭 擔任天文台台長 這真的是一 種很大的榮譽 而且還有更多的錢 他有個家庭 所以他去了匹茲堡 後來他再也沒有設備 來繼續他的初步研究 他曾在利克天文台 他在一些信件中為此感到遺憾 他說 沒有比在山上的地方 更適合進行天文觀測了 因此柯蒂斯從畫中走了出來 沙普利本可以繼續進行研究 他當時正在研究球 狀星團中的造父變星 他之後可以開始尋找 螺旋星雲中的造父變星 他這麼做嗎 不 他固執地、固執地與 這個巨大的銀河系概念結合 他拒絕甚至對螺 旋星雲做任何工作 因此他把自己排除在外 因此這為後續掃清了障礙 為愛德文·哈勃的介入創造了 機會愛德文·哈勃與哈洛·沙普利 在威爾遜山天文台 共同工作了約一年半的時間 而且沙普利是耀眼的明日之 星而埃德溫·哈勃一開始 則在他陰影之下但當沙普利接受 哈佛大學天文台台長職位後 他的辦公室就在那邊 他於1921年從這裡開始 哈勃可以鬆一口氣說 現在這一切都是我的了 他決定迎難而上 解決 螺旋星雲的問題 這幾 乎成為了他的問題 他 的研究領域 他的難題 哈勃是一個很有意思的人 你剛才從大衛那裡稍微感受到一點那種氣質 朋友們都稱他為阿多尼斯 他長得相當帥氣 他看起來有點像演員傑里米·艾恩斯 他在中西部長大 有堅實的中產階級背景他父親從事保險業 雖然接受過法律訓練 從一開始 他就總是對同學們有些疏離 他後來進入了芝 加哥大學 他想要主修天文 學和物理學 但他的父親認為 那是一個荒謬的職業選擇 並 堅持要他主修預 備法律 所以哈 勃兩者都接觸了一些 他修讀了科學課程 也接觸了古典文學 準備攻讀法律學位 並獲得英國牛津 大學的羅德獎學金 他在那裡待了三年 那段時間他徹底改變了自己 他開始用英國口音說話 他從來沒有離開過 他一生都陪伴著它 他學會了泡出一杯正確的茶 他穿著一件黑色斗篷 風度翩翩 他喜歡穿內褲 這是他在莫爾黑德天文台的照片 他喜歡穿著內褲或軍靴觀察 他會戴一頂貝雷帽 他會戴上一頂貝雷帽 是的 他們非常喜愛他在蒙特維爾 他是一個有遠大抱負的人 當他在牛津大學時有位同學曾經問過他 或者告訴過他 他說 我寧願在省內當第一 首先在羅馬 而哈勃的立即反應是 嗯 為什麼不能先在羅馬呢 而他是一個非常有抱負的人 總是確保自己處於正確的位置 他在正確的時機得到了他想要的 那就是名聲與榮耀 他還被認為稍微美化了他的求職簡歷 他從牛津大學回來後 他過去總是告訴大家他從事法律工作 你可以回顧哈勃的舊傳記 就會發現他確實從事法律工作 他之後回到學校攻讀天文學博士學位 不 他實際上教了一年的高中 對 他教了一年的高中 數學和西班牙語 他們帶領學生們編輯年鑑 就在那時 他決定他真 的非常想要回到天文學 所以他這麼做了 他進入芝加哥大學 然後回去取得天文學博士學位 然後註冊了 那是他完成博士學位的時候 第一次世界大戰美國正要加入第一次世界大戰 他曾在軍隊中短暫服役 但最終他還是離開了 他吸引了喬治·埃勒里·海爾的注意 海爾建造了莫爾克維爾天文台 他回到那裡擔任職業天文學家 他正好在最合適的時機出現 就在一個星期內 位於威爾遜山的 著名100英寸望 遠鏡即將全面啟用 他隨後有機會開始從事這項工作 世界上最大的望遠鏡 這是他的日誌 他開始撰寫的 他於1919年聖誕節 前夜開始了他的首次觀看 這就是接續的部分 日誌從第一張照片開始 在這些頁面上 他已經到了300多頁 他一頁又一頁地記錄 下他所觀察到的一切 他主要做的就是從一個星雲到另一個星雲 他正在研究星雲 他試圖感受它們的特點 它們的分佈 它們的不同大小 不同的類型 他以絕對的專注與熱忱完成了這一切 他同時使用著60英吋與100英吋的設備 年復一年 他持續不懈地努力 1923年一年 他就花了47個夜晚在山上 而這一年發生了令人驚訝的事情 終於實現了 請記住 他是在1919年開始的 而且一直到1923 年才出現了有趣的事情 我想從我的書中讀一段描述這件事的內容 1923年10月4日 那場景很糟糕 但足以在那個 秋天的晚上追蹤一些天體目標 當巨大的望遠鏡轉過來時 發 出一聲嗡鳴 一連串的咔嗒聲 然後是最後一聲鈴響 儀 器被固定到位 哈勃觀測了 M32 一個 小而圓形的星雲 一陣子 然後他移動了望遠鏡 僅需攝影M31的攝影角度僅為一度的極小部分 這就是著名的仙女座星雲 到那時 現場情況已經惡化到其他 天文學家可能已經關閉設備的程度 但哈勃堅持不懈 儘管觀測條件一般 很快便注意到仙女座星雲陰 影中出現了一個新的光點 這正 是他一直期望有一天能發現的東西 當他進行對星雲的廣泛調查時 以前在仙女座已經看過新星 那並不令人驚訝 但哈勃確定還有其他觀測結果 將有助於揭開仙女座星系的秘密 諾瓦懷疑 哈勃用黑墨水整齊地 寫在他在H331H板的日誌中 H 代表 100 英寸 331 代表他第 331 張照片 以及最終的 H 代表哈勃 在拍攝仙女座星系40分鐘後 他接著觀察另一個棒狀螺 旋星雲 然後結束了他的觀 測行程 他隔天晚上又回來了 並再次看到那點新的病害 確認諾瓦被懷疑涉及H331H 他在日記中這樣寫道 那就是他當晚拍下的實際照片 而他確實不得不離開山區 並在帕薩迪納的辦公室中更仔細地分析了這張照片 他將這張照片與之前拍攝的其 他仙女座星系的照片進行了比較 在這時他注意到 盤子上還有兩顆新星 不只是那 一顆新星 而且隨著時間的推移 他透過與其他照片比較 發現自 己實際上看到的是其中一個斑點 這顆星會隨著時間的推移而變亮與變暗 它不是新星 它是一顆變星 你可以看到他最後把 N改成了V-A-R 他真的對這件事感到非常高興 更令人興奮的是 他後來發現 這並不是普通的變星 這是一顆造父星 他發現了天際的黃金 這是一個創造歷史的機會 去獲得那直接距離仙女座星雲的距離 他這麼做了 然後他回到他的日誌本 並在這則特別的小訊息中 一向謹慎的哈 勃此刻明顯焦 躁不安 他沒有用黑色墨水 寫這則訊息 這是他通常用 來記錄的 而是用鉛筆寫的 他的字跡通常流暢精確 此刻卻顯得匆忙而歪斜 他明顯非常興奮 這塊板上寫著 H335H 發現了三顆恆星 其中兩顆被 確認為新星 一顆被證實為變星 後被識別為造父變星 這是首 次在M31中被認出的造父變星 他用一個大箭頭來強調這則新聞 箭頭直接指向他歷史性 的新聞 這筆大膽的筆觸讓他 的興奮情緒在頁面上清晰可見 哈勃這一次鬆懈了戒備 並在這 發現的瞬間 象 徵性地敲擊著腳跟 好吧 哈伯不禁通知了 他的宿敵哈洛·夏普利 是的 他們並不合得來 他們真的彼此不喜歡 但 他們又彼此需要 哈勃在 世界上最大的望遠鏡工作 沙普利已經遠離了那一切 但他 此刻就在此處 就在這棟大樓裡 哈佛學院天文台 這裡擁有世界上最豐富的照片收藏 因此他們需要在這 些事情上互相合作 這封信有趣之處在於我一開始就注意到 裡面沒有 客套話、關心健 康之類的問候 也沒有問你最近怎麼樣 不 他直接切入主題你會對我發現仙女座星 雲中的一顆造父變星感 到興趣 接 著他繼續描述 所有技術細節 這段時間有31天 其強度在18到19之間波動 這裡才是重點 他使用了與夏 普利完全相同 的公式來推導 球狀星團中造 父變星的距離 並計算出仙 女座星系距離為一百萬光年 那已經改變了 但仍然是 百萬光年遠 人類測量過最 遠的距離 不 再需要間接證據 也不再需要複雜的推理 赫伯·柯利斯必須這樣做的方 式這裡是明確的證據 顯示仙女座確實 是銀河系以外的一個星系 哦 哈勃還進一步提出了其他小質疑 讓我們看看能不能把它提起來 就在這裡 在信的最後 他寫道 我覺得會有更多變數 透過仔細的檢查會被發現 長時間曝光的結果 下一季總體來 說應該會很歡樂 我們將會受到適當 的禮儀與儀式歡迎 好吧 沙普利 收到這封信後 他把它舉起來給當時在辦公室裡的同事看 並說： 「這封信毀 掉了我的宇宙 」 他後悔當天 決定不再繼 續研究螺旋星雲 因此哈 勃在二月做 出了這個發現 我的意思是 他知道 1924年2月明確地指 出它是一顆造父變星 並 算出了距離 1924年2月 然而他並沒有發表 他一個月又一 個月地堅持著 這則消息在天文學 界傳了開來 你為什麼 不進去宣布呢 而他沒有 因為霍勃是位資 深同事 霍勃當 時還很年輕 只 有35歲 記得嗎 他有一位在威 爾遜山的資深同 事艾德里安· 馮·曼寧 他正 在宣布自己觀察到這些螺旋星 雲實際上在旋轉 他正在測量過 只是幾年的時間 看著它們旋轉 那是無法在遠距離看到的它們必須靠近才行 哈勃確信 曼寧是錯的 但他無 法確定錯在哪裡 他不 想在搞清楚曼寧到底 在哪裡錯了之前就發表 所以它進入了夏天 它進入了秋天 一直到 年底即將結束最後 美國天文學的大 師亨利·諾里斯·羅素 他扭轉哈勃的手臂並說： 「你必須把論文寄到 下一次美國天 文學會的會議 」 哈勃真的這樣做了 哈勃提交了這篇精彩的論文 標題 我的意思是 這難道 不是一項偉大的發現的標題嗎 造父變星在螺旋星雲中 是的 你真的知道什麼是標題 這裡發生了什麼 我發現了一個全新的宇宙 並在 1925年1月 1日於美 國天文學會 第33屆 會議上發表 哈勃並未親自朗讀 他不在場 這是他的 勝利時刻 他仍然躲在加州 擔心自己錯了 而羅素把報 紙念給會議聽 所以這就是 我的書名 為《我們 發現宇宙的一天》 這有點誇張 但那確實是公眾 正式得知 宇宙 它不僅是銀河系 更是一個充 滿數以百萬計光 年之外其他星系 的宇宙 現在 根據課本的記載 哈勃在四年後繼續進行了探測 發現宇宙正 在擴張是一件 值得驕傲的事 這就是你 們都聽過的 對吧 不過 事情並非完全如此發生的 而且那是其中一個原因 我還想寫一本書 這是一件更複 雜的事情 關 於擴張中的宇宙 證據顯示星系實際上在移動 遠離銀河系時 或在當時 螺旋星 雲實際上發生在哈 勃之前 最早的證據實際上是在亞利 桑那州弗拉格斯塔 夫的洛厄爾天文台 產生的 使用這個 24英寸折射望遠鏡 負責這項工作的男子擁有偉大的名字 維斯托·梅爾文 斯利弗 他是第一 位實際觀測 到螺旋星 雲速度的人 它移動 得有多快 他花了 很多時間 24英吋折射望遠鏡並不 是最好的望遠鏡 它也不 是世界上最大的望遠鏡 他花了很多時間 並注意到 透過分析光譜花了很長的時間 在1912年 他發現仙女座星雲 正朝著我們移動 每秒300公里 每秒 這在當時令人驚訝 的速度 因為當時 天文學家 認為最高速度是一顆 恆星 每秒約30公里 所以這裡 那是一件非常遙遠的事情 我的意思是 那是宇宙中最快 的東西 正朝我們飛來 他 繼續說 要拿他的望遠鏡過去 多年來 從1912年到 1920年代 從一個星雲到另一 個星雲 他實際上能獲得光譜 的那些星雲 以辨識出其特徵 速度 到了1917年 他就在他的光 譜儀那裡 看 起來像一個 巨大的開果器 安裝在折射望遠鏡的末端 到1917 年為止 他已經收集了速度 25個螺旋星雲 其中 最微弱的也 需要40小 時的曝光 他必須把這 張攝影底片 放回望遠鏡中 連續數夜聚集起來的結果 這些就是他的成果 而且他看 到有幾個人正 朝我們走來 我 用藍色標示 因為那代表波長 我們看到的光線越來越短 朝我們飛來 顏 色也越來越藍 但大 多數他看到的光線卻是 朝相反方向飛去 他 在1917年就觀察到 了這一點 這是在哈 勃發現之前很多年的事 哈勃仍在攻讀 他的博士學位 同時在芝加哥大學 的葉凱士天文台工作 他注意到這 件奇怪的事情 好的 他在1917年注意到 這裡有某種異常的情況 即螺旋星雲大多數正在 遠離銀河系 到這個時候 赫伯·柯利斯正在談論它們 是其他星系 到 1917年 維斯 托·斯里弗寫了 一篇論文 表示 他同意這些確實 是獨立的銀河系 由於某種原因 他 並不知道是什麼原因 他們正在加速行駛 大多數人 都是加速遠離我們 事實上 他寫了 一篇論文 在其中他實際上這樣說過 這可能暗示 螺旋星雲正 在散開 最 早發現有異常 情況的證據的 人並不是哈勃 而是維 斯托·斯里弗 幾個人正朝這裡走來 但大多數人卻 運動著逃離 所以我們有 這張圖片 現在 我們 有一些正在 向我們靠近 例如仙女 座星雲 但 大多數正在遠離我們 1917年沒 有人知道這些運 動和這些動作 之間有沒有模式 這就是哈勃站 出來回答的問題 他與米爾頓·哈米森合作 並開始收集數 據米爾頓·哈米森 是當時在威爾遜 山的一位年輕同事 他一開始是清潔工 後來升為研 究天文學家 並專門從事此領域 收集星雲的光譜 哈勃測量了距離並將這兩 種資訊結合 在一起 結果發現了 現在所知的明確模式 稱為哈伯定律 距 離加倍 速度也加倍有著一種模式 星系逃離的方式 有趣的是這篇論文現在 非常著名 具有歷史意義 是1929年哈勃首次 發表這張著 名圖表的論文 這現象現在已出現在所有的 宇宙學教科書中 米爾頓·哈 姆森約在 1928年加入哈勃 當時他剛開始接觸光譜分析 開始收集資料最初 開始重複斯里弗所做的實驗 然後嘗試觀測更 暗淡的螺旋星雲 那時史利弗沒 有機會取得它 所以當哈勃首次發表論文時 距離測量數據 都是他的 他已 經收集了星系 的距離測量數據 速度資訊 是斯里弗的 赫伯的論文中的 資訊是斯 里弗的數據 但未經引用或致謝 史皮勒應當獲得一半的榮譽 它本 來應該被稱為哈勃· 史皮勒太空望遠鏡 因此 但史利弗是一 個非常內向的人 通常喜歡待在 洛厄爾 不太常 參加會議 不 是個好鬥的人 而且他個人對自 己感到非常失望 他沒有得到應有的肯定 但他並沒有因此大驚小怪 哈勃卻接過了接力棒 並繼續向前推進 有趣的是 你說的是啊 1929年 的論文 哈勃已經發 現了正在擴張的宇宙 沒有提到擴張 哈勃不 是理論家 還有另 一種宇宙 模型正在被討論 當時稱為德西特宇宙 他在論文中 稍微提到過 哈勃並沒有 什麼頭緒 他是一個 那得到 了數據 他把解釋 的任務交給 了理論家 這 不是世界知 道宇宙正在擴 張的時刻 那是因為這個人 天主教 神父暨理 論物理學家喬 治·勒梅特 而這 就是重點 他在 哈勃之前兩年就已經知道宇宙正 在擴張 他實際 上寫過一篇論文 這篇如今非常著名的論文 發表於1927年論文中 實際上指出 河外星雲的退 行速度是一種 宇宙擴張的效應 宇宙的 他知道時空正在拉伸 星系也隨著一起移動 他在1927 年的會議上親 自與愛因斯坦 討論過這個問題 愛因斯坦不會 接受這些觀點 愛因斯坦腦中對宇宙的 運作方式有著不同的模型 他認為宇宙是穩定且永恆的 勒內特試圖說服他 坐下 來與他談話 愛因斯坦 說：你的計算是正確的 但 你的物理直覺 令人無法接受 好吧 如果世界上最偉大的 理論物理學家 告訴你 你的物 理直覺令人無 法接受 你就不 會隨便傳播這話 他只是…… 他沒有談論這件事 他停止了談論這件事 而之所以其他人不知道這件事 他卻以某種奇怪的原因 將這篇論文 發表在一份非常冷 門的比利時期刊上 沒有人讀過 所以沒有人知道這件事 根本沒有人 直到1930年 才終於 每月通知的 皇家天文學會於1930 年重新發表了 這篇論文 從 此天文學家們才真正將所 有證據串聯起來 哈勃定律 以勒梅特定律為模型 就是在那個時候 公眾與天文學 界才真正明白 宇宙是這樣運作的 它正在擴張 這很諷刺 因 為這位人士…… 最被認定的人 實際上對記者說 很難相信這些速度是真實的 所有物質實際上正在遠離我們 的空間區域散開 哈勃並非冠軍 宇宙擴張的過程 他同意了 因為這是 最好的解釋是這城裡的 但他總是非常謹慎 而 且他從來不希望被 發現犯下科學性 的錯誤 因此 他 餘生一直到去世為止 都一直如此 1954年 他總是在論 文中提到星 系的速度是視 覺速度 以 防新的物理定 律悄然出現 並改變其解釋 因此 所有這些天文學家都 我們現在已經忘記了的東西 詹姆斯·基 勒、海伯·柯利 斯、維斯托·斯里弗、哈洛·夏普利、 喬治·勒梅特 他們已逐漸淡出大眾的 記憶而這就是那個男人 誰站出來了 在標準的故事中 在標準的教科書中 一位被譽為單 獨使用那架低 檔望遠鏡揭示 現代宇宙的男子 你是否曾想過這是為什麼 天 文學史學家實際 上已經深入研究 過這個問題 為什麼總是這樣 這在任何歷史故 事中都經常發生 無論是政治、經濟 還是科 學事情最終都會被 簡化成一個優美 的小敘事故事 歷 史學家們看著紀錄 得出結論 赫爾加·克羅格 以及羅伯特·史密斯 這件事 在1960年代時真的 開始浮出檯面 當時美 國天文學家們渴望 有一位創始人和一個 可以圍繞其建立單一版本的代表性人物 宇宙擴張歷史 的發現 但是 我希望我今天 晚上已經證明了這個故事比 那還要複雜一點 也有趣一點 非常感謝