哈勃发现了什么?让宇宙一下子变大的天文学家
埃德温·哈勃证明仙女座"星云"其实是银河系之外的另一个星系,又发现越远的星系离开我们越快。他怎样改变了人类的宇宙观?
埃德温·哈勃(1889—1953)有两项发现改变了人类眼中的宇宙。第一,1924年,他利用一种有规律地明暗变化的恒星,证明仙女座等螺旋状"星云"并不是银河系内部的云团,而是远在银河系之外的完整星系。第二,1929年,他发现星系离我们越远,退行速度就越快,这意味着宇宙正在膨胀。 短短几年间,人们所知的宇宙从一个星系变成了无数星系,从静止变成了不断扩大。
放弃法律、选择星空的人
哈勃1889年生于美国密苏里州马什菲尔德。 他既是好学生又擅长运动,从芝加哥大学毕业后,作为罗德学者到牛津大学攻读法学。 但他没有走法律之路,而是回到天文学,1921年在叶凯士天文台获得博士学位。第一次世界大战期间,他在美国陆军中升至少校,不过所在部队没有参加实战。
运动健将、教师与少校
哈勃的少年时代有不少具体的记录。1900年,全家搬到伊利诺伊州的惠顿;1906年,他在一次中学田径比赛中拿下七个第一和一个第三。 1907年,他帮助芝加哥大学篮球队第一次夺得十大联盟冠军。 1910年,他获得芝加哥大学理学学士学位,同年入选罗德学者,进入牛津大学女王学院学习法学,后来又加修文学和西班牙语。 1913年冬天,他还在英国时,父亲去世了;回国后,他在印第安纳州的新奥尔巴尼中学教过书。 1917年美国对德宣战,他匆忙赶完博士论文去参军,1918年在第86师服役,军衔是少校。
威尔逊山与巨型望远镜
1919年,他加入加州威尔逊山天文台,并在那里工作到生命的最后。 天文台拥有当时世界上最强大的100英寸胡克望远镜——正确的工具出现在了正确的时刻。
宇宙到底有多大?
20世纪20年代初,天文学家争论望远镜里那些模糊的螺旋状天体究竟是什么:是银河系里的气体云,还是远在天边、独立存在的"岛宇宙"?当时还没有可靠的方法测量它们的距离。
用"眨眼"的星星量距离
关键在于"造父变星"。这种恒星会按固定节奏变亮变暗,节奏的长短与它真实的亮度有关。知道一颗星真正有多亮,再看它显得有多暗,就能算出距离——就像远处汽车的车灯看起来更暗一样。哈勃在仙女座等螺旋星云中找到了造父变星,算出的距离远远超出银河系的范围,证明它们是独立的星系。 1924年11月,《纽约时报》报道了这一结果。
给星系分类
随后,哈勃按照外形把星系分为椭圆星系、旋涡星系和棒旋星系,常画成"音叉图"。"哈勃序列"至今仍是最常用的星系分类法。
1929年:星系正在远离
天文学家斯里弗此前测得许多星系的光谱发生红移,说明它们正在远离我们。哈勃把这些速度与自己测得的距离结合,发现越远的星系退行得越快。 这一规律今天被称为"哈勃—勒梅特定律",因为比利时物理学家、神父勒梅特在两年前就提出过同样的关系。 宇宙既然在膨胀,倒推回去,就会得到一个炽热致密的开端,也就是"大爆炸"。哈勃最初估计的膨胀速率因距离校准有误而比今天的数值大得多,但发现本身经受住了考验。
荣誉、战争与晚年
发现接连带来荣誉。1924年2月26日,他与格蕾丝·伯克结婚;同年关于造父变星的成果,于1925年1月1日在美国天文学会会议上正式宣读。 1927年,他当选美国国家科学院院士;1931年,爱因斯坦访问威尔逊山时与他见了面。 1936年,他出版了《星云的王国》一书;1938年到1940年间,他先后获得布鲁斯奖章、富兰克林奖章和英国皇家天文学会金质奖章。 他也亲手发现过天体:1935年8月30日发现小行星1373号“辛辛那提”,1937年8月4日发现了一颗以他命名的彗星。 第二次世界大战期间,他以文职身份在阿伯丁试验场的弹道研究实验室工作,1946年获得功绩勋章。 1949年7月,他在科罗拉多度假时心脏病发作;去世前不久,他成为第一位使用帕洛马山200英寸海尔望远镜的天文学家。 1953年9月28日,他因脑血栓在加州圣马力诺去世,身后没有举行葬礼。
没有诺贝尔奖,却有一架望远镜
当时天文学不被视为诺贝尔物理学奖的范围,哈勃曾努力推动改变,但这一改变在他1953年去世之后才实现。如今,哈勃空间望远镜以他的名字命名,为我们拍下他当年看不到的遥远星系。
跟哈勃学中文表达
| 表达 | 意思 | 例句 |
|---|---|---|
| 大开眼界 | 见到新事物,眼界变宽 | 学外语让我大开眼界。 |
| 井底之蛙 | 见识狭小的人 | 不要做井底之蛙。 |
| 天外有天 | 比好的还有更好的 | 学无止境,天外有天。 |
| 颠覆认知 | 推翻原来的看法 | 他的发现颠覆了人们的认知。 |
| 恍然大悟 | 忽然明白 | 听完解释我恍然大悟。 |
练习: 想一想学外语时让你"大开眼界"的一刻,用"井底之蛙"和"恍然大悟"写三句话。