尹传红

埃德温·哈勃小传

爱德温·哈勃（Edwin P. Hubble，1889～1953），美国天文学家，星系天文学和观测宇宙学的奠基人。曾就读于芝加哥大学、牛津大学和叶凯士天文台，学习物理学、法律和天文学，获天文学博士学位。期间曾短暂服役。1924年，哈勃发现河外星系，从而揭开了探索大宇宙的新的一页。1929年，他又发现星系退行的速率与星系距离的比值是一常数，成为提供宇宙膨胀实例证据的第一人，有力地推动了现代宇宙学的发展。著有《星云世界》、《用观测手段探索宇宙学问题》等书。

哈勃（高中时代）用望远镜观测

埃德温·哈勃做出了20世纪最伟大的天文学发现：首次证实河外星系的存在及宇宙在不断地膨胀。他比哥白尼、伽利略之后的任何一位天文学家都更深刻地改变了人们对宇宙的认识，并且有力地推动了现代宇宙学的发展。

一个“可怕的瞬间”

19世纪末，在美国密苏里州最高点的马什菲尔德乡间，由于没有什么街灯照明，高空暗黑天幕上的无数星星显得苍白而寒冷，很难想象它们是因遥远而变得暗弱的巨大恒星。

这里有个名叫埃德温·哈勃的8岁男孩，在他过生日那天，第一次通过他祖父组装的一架望远镜遥望星空。被深深迷住的他特别向父母提出，允许他今天睡得晚一些。这一愿望得到了满足，他与祖父度过了一段美妙的时光。

两年一晃而过。哈勃获悉在1899年6月23日的午夜之后，将出现一次壮观的月全食，十分激动。为了不错过机会，他准备整夜在屋外守候。父母同意他这么做，但提出一个条件：必须由他的小伙伴萨姆陪着。

可是，萨姆的父母却不干。两个小家伙央求了半天，大人才妥协。那天凌晨，他们大开眼界，亲眼目睹了被“食”的月亮变暗的表面，在晨曦中慢慢地消失。多年以后，萨姆追忆此事，猜想或许这便是哈勃决心要成为一名天文学家的开始。

高中时期的哈勃高大威猛、仪表堂堂，“非常、非常阳刚”。他成绩优异，体育特长突出。不过，他对老师讲的东西从不盲目接受，有时还自作聪明地提些让老师不太高兴的问题。在1906年6月14日晚举行的毕业典礼上，高傲的哈勃经历了一个“可怕的瞬间”。

中年时代的哈勃

正当大家翘首以盼全年级的荣誉最终落定之时，只见督学从他的座位上起身，板着脸说道：“埃德温·哈勃，我已经观察了你整整4年，你从来没有安静沉思过10分钟！”全场顿时鸦雀无声。哈勃的父母也跟他一样，惊讶、难堪极了。

就在这当口，督学那恶作剧般的脸上，渐渐地透出了笑容，他冲着哈勃说道：“这是芝加哥大学给你的奖学金。”全场响起了热烈的掌声。

可随后哈勃却又犯愁了，因为他做律师兼保险经纪人的父亲坚持要他读法学，而哈勃决心要当一名天文学家。他的妹妹告诉他，如果他“坚持要做一件如此古怪的事”，那么父亲是不会让他完成学业的。哈勃只好变通一下：在准备进修法律系的必备课程时，同时攻读学习天文学所必须的科学与技术课程。

山上的“绅士之争”

1910年，哈勃从芝加哥大学获得物理学学士学位，随即又在罗德斯奖学金的资助下，到英国牛津大学学习法律和天文。返回美国后，他当了一年律师，又回到芝加哥大学及其所属的叶凯士天文台工作，并于1917年5月获得了天文学博士学位。

这时期，第一次世界大战仍在进行中，哈勃拿到博士学位第3天就参军了。他接受军官训练并被授予少校军衔，于1918年9月与战友们乘船跨越大洋前往欧洲。不过，他们还没来得及进入战场，战争就结束了。第二年8月，30岁的哈勃退役，成为加利福尼亚州威尔逊天文台的一名职员。

这个位于山上的天文台负有盛名，其办公室装扮得像是一个绅士俱乐部。天文学家们在山上虽然过着修道士般的生活，但礼仪、着装却十分“正规”。他们衣冠楚楚、一本正经，男厕所门上赫然写着“绅士专用”。嘴里总叼着一只烟斗、满口牛津腔的哈勃，言行举止最为考究，俨然一副英国贵族派头。他说话时有一种律师般的技巧，使听众觉得自己像个陪审员，必须全神贯注地听他神侃。

然而，争论起学术问题来，这伙天文学家可就没什么“绅士风度”了。他们中的几位（包括哈勃）常常各自为阵、互不买账，乃至势不两立、彼此攻讦。此时整个天文学界正围绕宇宙的大小和结构展开一场大辩论，争议的焦点是银河系的范围，以及夜空中可辨别且发光的云形片状物质（即“星云”）的性质。占主流的意见认为，宇宙中只包括银河系一个星系。就是说，地球所在的银河系或多或少构成了整个宇宙（德国哲学家伊曼努尔·康德于1755年将那些夜空中的模糊斑纹，即可能的其他系统称为“岛宇宙”）。

哈勃坐在帕罗马山上的200英寸望远镜里工作

初来乍到的哈勃运气不错。他接手了一架当时最先进的100英寸反射望远镜，把主要精力都投入观测之中，对仙女座星云尤其关注。他在1922～1924年间发现并确定，星云并非都在银河系内，银河系外也存在着巨大的天体系统。他把仙女座星云和其他类似的独立星系命名为“河外星云”，其中一些星系包括几千亿颗星。这是哈勃在天文学上的第一个重大发现，它揭示了宇宙的新尺度和可能的新结构，通常被认为是宇宙学发展历程中的一座里程碑。

哈勃对“星云”一词情有独钟。现代天文学用语里，星云通常是指正在消亡的恒星中释放出来的气体云，或者说它描述的是星际间气体和尘埃所构成的云。而哈勃观测到的实际上是星系，它们是遥远的恒星系统。哈勃从来没有改变他的术语，部分原因是由于他的“死对头”、最早测算出银河系直径的哈洛·沙普利喜欢用“星系”这个词儿。

哈勃相信宇宙中布满了星系。1926年左右他开始建立已知星系的分类系统，即根据其范围、距离、形状和亮度等，对它们一一分门别类。他还发明了一种估测距离的方法，即将一个完整星系的亮度与一个已知距其造父变星距离较近的星系的亮度相比。至此，哈勃所取得的成就，已足以奠定他在天文学史上的地位了。

夜空下的哈勃

哈勃的一位助手在回忆录里描述：“他的身材高大而充满活力，嘴边的烟斗在夜空背景下格外清晰。微风拂动他的军用防水上衣，时不时从烟斗中吹出点点火花消失在黑暗中。那晚，威尔逊山的视宁度（指望远镜显示图像的清晰度）很差，但哈勃从暗室冲洗完底片出来却喜气洋洋。‘如果这样差的视宁度下都能得到这样的效果，’他说，‘利用这里的仪器我可以得到很多有用的照片。’他对自己要做什么和怎么做，充满信心。”

20世纪最伟大的天文学发现

此外的观测中，哈勃和他的同事发现，他们研究的20多个星系，看起来几乎都是在远离地球——他们收集的光谱数据表明确实存在“红移”现象，即那些星系的光谱的谱线都在向红端偏移;而且，一个星系离地球越远，红移就越厉害。一些红移表明，有的星系的移动速度高达1000千米/秒。

1929年，他最重要的一个结论在一篇论文中披露：那些星系的距离与它们退行的视向速度成正比。一个星系越远，它就退行得越快。这就是“哈勃定律”。换句话说，如果一个星系与我们的距离为另一个星系的3倍，那么前者就以3倍于后者的速度退离我们。

中学时代的哈勃

但是，其他一些科学家很快就抓住其精髓并进行了拓展。为什么星系会退行？最自然、最简单的解释就是假设整个宇宙在膨胀。若按时间脉络回溯，岂不是可以“抵达”某个初始时刻？1930年，英国天文学家阿瑟·爱丁顿把哈勃的新发现解释为宇宙的膨胀效应。哈勃定律意味着宇宙一直在膨胀，并为之提供了首要的观测证据。

作为星系天文学和观测宇宙学的开创者，哈勃被人们尊称为“星云世界的水手”。1953年9月28日，他在回家途中突发中风离世，享年64岁。据一个比较可靠的说法，这一年本来是要授予他诺贝尔物理学奖的。

哈勃撒手人寰37年过后，美国国家航空航天局将其发射的一架空间望远镜命名为“哈勃空间望远镜”。

没有哪一位现代天文学家拥有比这更出色的纪念碑了。

红移现象

当光源远离观测者运动时，观测者观察到的电磁波谱会发生红移——在可见光波段，表现为光谱的谱线朝红端移动了一段距离，即波长变长、频率降低。发光的物体远离观测者的速度越快，红移的程度就越大。

这与声波因为“多普勒效应”造成的频率变化相似。其效果类同于听到移动中的警车所发出的警报声，靠近时音调升高，远离后音调降低。光变红的过程就相当于音调降低。

爱因斯坦的感谢

得知哈勃的新发现，阿尔伯特·爱因斯坦尤其感到振奋。大约10年前，他就在广义相对论中预言：宇宙不是在膨胀，就是在收缩。然而，由于这与当时流行的“宇宙是稳定的”这一观念不符，他就在新推导出的方程式中附加了一个“宇宙常数”。

如今，哈勃的新发现恰恰证实了爱因斯坦预言的正确性，他不必再以那个“反引力常数”去迎合一个“静态的宇宙”了。1931年爱因斯坦访问威尔逊天文台时哈勃作陪，他特别感谢哈勃让他去掉了宇宙常数，从而纠正了自己“一生中所犯下的最大错误”。