他改變了人們對(duì)宇宙的看法如今，天文學(xué)家正朝著他開創(chuàng)的方向研究宇宙一架在太空中觀測(cè)天空的巨型望遠(yuǎn)鏡以他的名字命名他就是美國(guó)天文學(xué)家埃德溫·哈勃

埃德溫·哈珀

埃德溫·哈珀出生于美國(guó)密蘇里州他在芝加哥大學(xué)學(xué)習(xí)，直到畢業(yè)多年后，芝加哥大學(xué)的很多老師仍然記得他這個(gè)高大靦腆的男生，長(zhǎng)得帥，不善言辭，不愛(ài)社交除了語(yǔ)言課，他其他成績(jī)都很優(yōu)秀他出色的運(yùn)動(dòng)技能使他在學(xué)校很出名僅在1906年的一次田徑比賽中，他就一口氣拿下了撐桿跳，鉛球，鐵餅，鏈球，立定跳高，助跑跳高，接力賽七項(xiàng)冠軍同年，他在伊利諾伊州創(chuàng)下跳高紀(jì)錄除了田徑，他還喜歡籃球，足球和長(zhǎng)跑在一群熱愛(ài)長(zhǎng)跑的男生中，他總能看到這個(gè)高個(gè)子

1914年5月，哈勃實(shí)現(xiàn)了自己的夢(mèng)想，來(lái)到芝加哥天文臺(tái)學(xué)習(xí)和工作1917年在這里獲得博士學(xué)位后，哈勃收到了加利福尼亞州帕薩迪納市威爾遜山天文臺(tái)的邀請(qǐng)這是一個(gè)極好的機(jī)會(huì)，但在博士答辯后，因?yàn)橐粦?zhàn)的爆發(fā)，他參了軍，1919年，他身著軍裝來(lái)到威爾遜山天文臺(tái)

哈勃和他的妹妹露西。

幸運(yùn)的是，哈勃在正確的時(shí)間來(lái)到了正確的地方當(dāng)時(shí)天體物理學(xué)作為一門新學(xué)科剛剛起步，威爾遜天文臺(tái)成為這一領(lǐng)域的觀測(cè)中心當(dāng)時(shí)世界上最強(qiáng)大的天文觀測(cè)工具——胡克望遠(yuǎn)鏡，經(jīng)過(guò)近10年的組裝才剛剛建成雄心勃勃的哈勃脫下制服，開始工作

胡克望遠(yuǎn)鏡

在接下來(lái)的10年里，哈勃開始研究關(guān)于宇宙的兩個(gè)最基本的問(wèn)題宇宙有多大你活了多久要理解這兩個(gè)問(wèn)題，我們需要知道一個(gè)星系離我們有多遠(yuǎn)，以什么方式運(yùn)動(dòng)天文觀測(cè)日復(fù)一日，年復(fù)一年，在一個(gè)冬夜的山頂上，你要忍受刺骨的寒風(fēng)，白天你要面對(duì)復(fù)雜而毫無(wú)生氣的數(shù)字對(duì)于一般人來(lái)說(shuō)，這是一項(xiàng)孤獨(dú)的工作，但哈勃卻癡迷于此

這一時(shí)期的著名天文學(xué)家，哈佛大學(xué)的哈羅·沙普利，就是后來(lái)他遇到的最有力的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手之一，因?yàn)閯倓偼瓿蓪?duì)銀河系尺度的測(cè)量而聞名于世就在這時(shí)，哈佛學(xué)院天才女天文學(xué)家亨利埃塔·埃塔勒·萊維特提出了一個(gè)非常巧妙的方法，即以造父變星作為天體距離的基準(zhǔn)，這成為了哈勃工作的基礎(chǔ)

造父變星是一種具有心跳特征的紅巨星，通常被稱為標(biāo)準(zhǔn)燭光星在燃燒剩余燃料的過(guò)程中，造父變星不僅非常明亮，而且具有特定的亮度變化周期，因此很容易識(shí)別

可以通過(guò)它們?cè)谔炜罩械牟煌嵌扔?jì)算出造父變星的相對(duì)位置，然后通過(guò)觀測(cè)造父變星的亮度計(jì)算出銀河系與地球的相對(duì)距離沙普利得到的結(jié)果是，銀河系的寬度是30萬(wàn)光年但根據(jù)目前的測(cè)量結(jié)果，銀河系整體就像一個(gè)中心略厚的大圓盤，直徑10萬(wàn)光年，中心厚1.2萬(wàn)光年當(dāng)時(shí)因?yàn)樯称绽拿暎煳膶W(xué)上普遍認(rèn)為30萬(wàn)光年是宇宙的尺度

自1919年以來(lái)，哈勃在加利福尼亞州的威爾遜山天文臺(tái)觀察了幾個(gè)螺旋星系，包括仙女座和三角龍，并測(cè)量了它們到地球的距離。

1923年10月，他有了第一個(gè)新發(fā)現(xiàn)，那就是仙女座M31星云中的一顆新星他仔細(xì)查看了包括沙普利在內(nèi)的其他天文學(xué)家過(guò)去在相同位置拍攝的照片，確定該恒星為仙女座變星，于是他用洛伊維特的方法測(cè)量了變星的距離他發(fā)現(xiàn)這顆變星所在的M31星云距離地球數(shù)百萬(wàn)光年起初，他懷疑自己的結(jié)果接著，他考察了其他幾個(gè)旋渦星系，包括三角形，發(fā)現(xiàn)這些星系也遠(yuǎn)在銀河系之外不僅如此，它們本身也有數(shù)百萬(wàn)顆恒星，就像銀河系一樣

哈勃觀測(cè)的結(jié)果表明，實(shí)際宇宙比人們想象的要大得多，銀河系只是宇宙中的星系之一這個(gè)結(jié)論在當(dāng)時(shí)很難接受，無(wú)疑顛覆了前人對(duì)宇宙的認(rèn)識(shí)，就像當(dāng)初日心說(shuō)取代地心說(shuō)一樣

哈勃的發(fā)現(xiàn)遭到了包括沙普利在內(nèi)的許多天文學(xué)家的反對(duì)盡管如此，他還是在《紐約時(shí)報(bào)》上發(fā)表了他的觀察和想法他正式向美國(guó)天文學(xué)會(huì)提交了論文，并于1925年3月15日在美國(guó)國(guó)家科學(xué)協(xié)會(huì)公報(bào)上發(fā)表《紐約時(shí)報(bào)》稱這是一項(xiàng)重大發(fā)現(xiàn)，并在報(bào)道中說(shuō):哈勃博士發(fā)現(xiàn)的旋渦星云證實(shí)了它是一個(gè)和我們地球一樣的‘宇宙島’世界后來(lái)的天文觀測(cè)證實(shí)了哈勃是正確的哈勃的發(fā)現(xiàn)將人們對(duì)宇宙邊界的認(rèn)識(shí)擴(kuò)展了數(shù)百萬(wàn)光年由于這一偉大發(fā)現(xiàn)，哈勃獲得了美國(guó)科學(xué)院獎(jiǎng)和伯頓·利文斯頓委員會(huì)頒發(fā)的獎(jiǎng)金

哈勃的成就只是開始，他又有了更大的突破1929年，他用帕洛馬山天文臺(tái)的5米望遠(yuǎn)鏡對(duì)過(guò)去發(fā)現(xiàn)的星系逐一進(jìn)行了重新審視他發(fā)現(xiàn)從遙遠(yuǎn)星系發(fā)出的光波波長(zhǎng)都變長(zhǎng)了，譜線都向紅端移動(dòng)這無(wú)疑是光波中多普勒效應(yīng)的反應(yīng)，被稱為紅移現(xiàn)象，是光源遠(yuǎn)離我們的結(jié)果哈勃得出結(jié)論，遙遠(yuǎn)的星系不僅正在遠(yuǎn)離我們，而且正在相互遠(yuǎn)離

有了這個(gè)發(fā)現(xiàn)，哈勃非常興奮，他利用光譜的紅移來(lái)計(jì)算遙遠(yuǎn)星系相互遠(yuǎn)離的速度經(jīng)過(guò)仔細(xì)研究，他發(fā)現(xiàn)了一個(gè)重要的規(guī)律，那就是星系相互遠(yuǎn)離的速度與它們之間的距離成正比后來(lái)這個(gè)定律被稱為哈勃定律，速度與距離的比值就是哈勃常數(shù)

哈勃隨后的結(jié)論更是驚天動(dòng)地他說(shuō)，這意味著宇宙可能是從一個(gè)不可思議的大爆炸開始的，即big bang關(guān)于BIGBANG，哈勃的說(shuō)法與比利時(shí)牧師喬治·勒邁特的說(shuō)法如出一轍，但兩個(gè)人通過(guò)不同的途徑得出了相同的結(jié)論，一個(gè)來(lái)自天文觀測(cè)，一個(gè)來(lái)自理論推導(dǎo)

1927年，勒邁特首先得到了愛(ài)因斯坦引力場(chǎng)方程的解根據(jù)這個(gè)解的性質(zhì)，他指出宇宙正在膨脹同時(shí)，他第一個(gè)提出宇宙起源于一種原始原子因?yàn)檫@個(gè)不穩(wěn)定的原始原子的大爆炸，造就了現(xiàn)在的宇宙，而且宇宙還在膨脹不幸的是，勒邁特的論文發(fā)表在一個(gè)不知名的期刊上，沒(méi)有引起人們的注意勒邁特的理論計(jì)算和哈勃的觀測(cè)一拍即合，來(lái)自同一個(gè)時(shí)期，所以對(duì)天文學(xué)產(chǎn)生了強(qiáng)烈的震撼

哈勃的發(fā)現(xiàn)引起了轟動(dòng)，顛覆了過(guò)去認(rèn)為宇宙并不像人們想象的那樣穩(wěn)定靜止的傳統(tǒng)天文觀點(diǎn)在哈勃發(fā)現(xiàn)之前，愛(ài)因斯坦知道他的引力場(chǎng)方程給出了膨脹宇宙的解決方案可是，愛(ài)因斯坦認(rèn)為宇宙應(yīng)該處于穩(wěn)定狀態(tài)為了維持宇宙的穩(wěn)定，他在方程中加入了一個(gè)宇宙項(xiàng)

世界著名的老物理學(xué)家愛(ài)因斯坦得知哈勃的結(jié)果后，前往威爾遜山與哈勃見(jiàn)面表示感謝，并稱自己犯了一生中最大的錯(cuò)誤。

左起第二人是哈勃，第四人是阿爾伯特·邁克耳孫，第五人是愛(ài)因斯坦，攝于威爾遜天文臺(tái)圖書館。

在十多年的觀測(cè)中，哈勃獲得了46個(gè)河外星系的數(shù)據(jù)，所有這些結(jié)果無(wú)一例外地符合哈勃定律哈勃對(duì)宇宙膨脹的發(fā)現(xiàn)證實(shí)了意大利天文學(xué)家勒邁特關(guān)于宇宙起源的假設(shè)他和勒邁特一起推動(dòng)了天文學(xué)的進(jìn)步，導(dǎo)致了大爆炸理論的出現(xiàn)，并開創(chuàng)了宇宙學(xué)

哈勃與發(fā)現(xiàn)紅移的天文望遠(yuǎn)鏡的照片

人們往往對(duì)宇宙的膨脹有一個(gè)誤解，認(rèn)為宇宙中星系的后退就像球體的膨脹事實(shí)上，宇宙的膨脹與球體的膨脹有著本質(zhì)的不同球體的膨脹以一點(diǎn)為中心向外膨脹，但宇宙的膨脹不僅沒(méi)有中心，而且各個(gè)方向都是均勻的換句話說(shuō)，宇宙的膨脹是以時(shí)空中的任意一點(diǎn)為中心，向外擴(kuò)散

哈勃常數(shù)標(biāo)志著宇宙的膨脹速度，但這個(gè)膨脹速度不同于一般的速度，其單位分母為一百萬(wàn)秒差距，即每秒每一百萬(wàn)秒差距千米百萬(wàn)秒差距是一個(gè)距離單位，其大小約為326萬(wàn)光年因?yàn)檫@個(gè)距離加到了哈勃常數(shù)單位的分母上，宇宙常數(shù)的意義就變得和一般的速度不一樣了宇宙常數(shù)的值約為每秒每百萬(wàn)秒差距68公里，這意味著距離觀察者每百萬(wàn)秒差距的距離，星系之間的距離每秒增加68公里因此，離觀察者越遠(yuǎn)，宇宙的倒退速度越快，而這種倒退的奇特性質(zhì)就是宇宙膨脹沒(méi)有中心的表現(xiàn)

哈勃一生致力于天文學(xué)，他改變了人們對(duì)宇宙的認(rèn)識(shí)可惜當(dāng)時(shí)的諾貝爾委員會(huì)沒(méi)有認(rèn)識(shí)到哈勃的成就在天體物理學(xué)上的價(jià)值，也沒(méi)有給予足夠的重視天文學(xué)界并沒(méi)有做好足夠的準(zhǔn)備來(lái)接受這一有價(jià)值的成果，所以在當(dāng)時(shí)，哈勃的發(fā)現(xiàn)并沒(méi)有得到應(yīng)有的影響1953年，哈勃因突發(fā)心臟病去世他去世后不久，諾貝爾獎(jiǎng)委員會(huì)做出回應(yīng)，將天文學(xué)成就納入評(píng)審范圍

半個(gè)世紀(jì)后，人們開始意識(shí)到這個(gè)世紀(jì)最偉大的天文學(xué)家的重要性日前，美國(guó)發(fā)行了紀(jì)念哈勃的郵票郵票的設(shè)計(jì)者維克多·斯塔賓在設(shè)計(jì)文件中寫道:哈勃是浩瀚宇宙的開創(chuàng)者，也是復(fù)雜宇宙的揭示者正是他對(duì)遙遠(yuǎn)星系細(xì)致嚴(yán)謹(jǐn)?shù)难芯浚C明了河外星系的存在如果他沒(méi)有在1953年突然去世，那一年的諾貝爾獎(jiǎng)就屬于他了