哈勃：天文学家的发现与荣誉

生平简介

Hubble,EdwinPowell(1889.11.20～1953.9.28),美国天文学家,河外天文学的奠基人和提供宇宙膨胀实例证据的第一人。

哈勃在芝加哥大学学习时,受天文学家海尔启发开始对天文学发生兴趣。他在该校时即已获数学和天文学的校内学位；但毕业后却前往英国牛津大学学习法律,1913年在美国肯塔基州开业当律师。后来,他终于集中精力研究天文学,并返回芝加哥大学,在该校设于威斯康星州的叶凯士天文台工作。

在获得天文学哲学博士学位和从军参战以后,他便开始在威尔逊天文台(现属海尔天文台)专心研究河外星系并作出新发现。他在1922～1924年期间发现,星云并非都在银河系内。哈勃在分析一批造父变星的亮度以后断定,这些造父变星和它们所在的星云距离我们远达几十万光年,因而一定位于银河系外。这项于1924年公布的发现使天文学家不得不改变对宇宙的看法。

1925年,他根据河外星系的形状加以分类,探究它们的内涵和亮度的型式。在研究星系的过程中,又做出第二项重大发现：星系看起来都在远离我们而去,且距离越远,远离的速度越高。

这一发现影响深远：过去一直认为宇宙是静止的,现在发现宇宙在膨胀,并且更重要的是,他于1929年还发现宇宙膨胀的速率是一常数。这个被称为“哈勃常数”的速率就是星系的速度同距离的比值。

但哈勃在计算这一常数中有错误,根据他的计算,银河系似乎大于其他星系,而且整个宇宙的年龄低于地球的实测年龄。后来其他的天文学家修改了哈勃的计算,挽救了他的理论并使人们认识到,宇宙已按常数率膨胀了100～200亿年。他对天文学的发展做出了极大的贡献,直到晚年仍继续积极观测星系。

主要贡献(www.xing528.com)

20世纪初,哈洛·沙普利推测太阳及其行星与银河系中心的距离为5万光年。然而埃德温·哈勃于20世纪20年代证明了地球在宇宙中是多么微不足道,他证明,在日益膨胀的浩瀚无边的宇宙中,地球只不过像是一粒沙子。之所以说宇宙浩瀚无边,是因为世界上功率最强大的天文望远镜无法看到其边缘,人类更是无法想像它的范围有多大。

哈勃是在沙普利提出的一个著名理论的基础上建立其声望的。而他取得的观察结果却与沙普利截然相反。哈勃于1919年在加州威尔逊山天文台与沙普利初次相识。时年29岁的哈勃是从第一次世界大战的战场刚刚归来的少校,是天文台的新人：而时年33岁的沙普利已是天文观测领域的专家,是美国观测银河系的权威之一。沙普利根据造父变星的亮度计算星际间的距离,发现银河系的宽度为30光年。沙普利认为,银河系就是整个宇宙。一些天文学家对沙普利的这个理论持怀疑态度,哈勃就是其中之一。哈勃在芝加哥大学学习期间对星云进行了研究,并在博士论文中提出,对宇宙的研究需要有功率更强大的天文望远镜。

1923年10月,帕萨迪纳山上直径100英寸的胡克天文望远镜投入使用刚刚3个星期,哈勃便取得了天文学历史上一项重要的发现。他注意到,仙女座星云中有几个他认为是新星的目标。经过同其他天文学家以前拍摄的同一区域的照片相比较,他发现,那颗所谓的“新星”实际上就是造父变星。因此,可以采用沙普利用以测量银河系面积的相同方法来测量造父变星与地球之间的距离。经过计算,哈勃证明那颗造父变星与地球之间的距离为100万光年。这就是说,仙女座星云远在银河系之外,其本身就是一个由千百万颗星体组成的星系。哈勃知道,如果仙女座星云是个星系,其他无数个星云很可能也是星系。他继续对造父变星进行观测,到了1924年2月,哈勃信心十足地致信沙普利,提出了与他的理论相悖的证据。

哈勃的发现使世界各地的天文学家感到振奋,这只是开始。哈勃把星云分为漩涡星系和椭圆星系两大类,并根据其他特征为星系进一步分类。他通过测量星云的光谱红移计算它们的速率,并于20年代末提出了著名的哈勃常数。哈勃常数的速率就是星系的速度同距离的比值；星云与地球的距离越远,其远离速度越高。多数天文学家接受了哈勃提出的证据,但是沙普利仍然固执己见。随着对宇宙的探测范围越来越广,哈勃获得了一顶更大的发现：所有的星系都在远离我们而去。宇宙在日益膨胀,似乎是在曾经是高度集中的基础上彼此分离而去。

当时的天文学家普遍认为宇宙是静止的,因此,当爱因斯坦提出广义相对论假设的时候,为了回避争论,他在自己的理论中加进了宇宙静止论,尽管其理论本身也表明宇宙必须是日益膨胀或收缩的。1931年,爱因斯坦在威尔逊山天文台参观的时候紧紧握住哈勃的手,承认他犯了一生中最大的错误。

哈勃从1935年开始研究星云的红移现象,它估计星云距离地球约为2.4亿光年(星团距离太阳系实际上要远得多,天文学家们在哈勃逝世以后的几十年里发现,他大大低估了星际间的距离)。进一步的探索是在直径200英寸的海尔天文望远镜1948年建成以后,海尔天文望远镜估计能观察到10亿个星系。

哈勃在天文学研究方面取得的巨大成就使他获得了许多荣誉,甚至连罗马教皇庇护十二世也对他的成就给予高度评价。哈勃渴望能获得诺贝尔奖,终因该奖未设天文学奖项而未能如愿。在他1953年逝世的时候,诺贝尔评奖委员会正考虑授予他诺贝尔物理学奖。人们在他逝世以后授予他多种荣誉,其中包括1990年发射的以他的名字命名的哈勃大空天文望远镜。