银河之外：回忆埃德温-哈勃改变宇宙的发现

埃德温-哈勃证明了宇宙正在膨胀，并确定了银河系以外的星系，从而彻底改变了天文学。他的研究为哈勃定律奠定了基础，重塑了我们的宇宙观。他的遗产通过哈勃太空望远镜得以延续。

埃德温-鲍威尔-哈勃（Edwin Powell Hubble）通过在威尔逊山天文台的观测，改变了我们对宇宙的看法，使其从静止的实体变成了膨胀的实体。他的研究证明了银河系以外星系的存在，并建立了哈勃定律的基本原理。哈勃的学术历程以从法律转向天文学为标志，这是他毕生的激情所驱使的。虽然他从未获得过诺贝尔奖，但他的贡献仍然至关重要，哈勃太空望远镜的命名就是对他贡献的纪念。图片来源：欧空局/哈勃

由于哈勃的工作，我们对人类在宇宙中的地位的认识发生了永久性的改变：人类再次被置于宇宙中心之外。当科学家们决定用这位现代宇宙学奠基人的名字来命名太空望远镜时，这个选择再合适不过了。

埃德温-哈勃 1889 年出生于密苏里州，是一位保险经理的儿子，9 年后搬到芝加哥。1906年他高中毕业时，校长说"埃德温·哈勃，我观察了你四年，却从没见你学习过十分钟"他停顿了一下，让年轻的埃德温惶恐不安了一会儿，然后继续说："这是芝加哥大学的奖学金"

这个高中奖学金也被错误地颁给了另一个学生，所以钱必须减半，剩下的钱由埃德温自己提供。他通过做家教、暑假打工以及在大三时获得物理学奖学金并担任实验室助理来支付学费。最终，他于 1910 年获得了数学和天文学学位。

埃德温-鲍威尔-哈勃 1931 年的工作室肖像。图片来源：Johan Hagemeyer, Camera Portraits Carmel

哈勃是一个身材高大、体格健壮的年轻人，他热爱篮球和拳击，体育特长和学术能力的结合为他赢得了牛津大学的罗德奖学金。在牛津大学，他向临终的父亲许下诺言，父亲从未接受埃德温对天文学的痴迷，这使他选择了学习法律而非科学，尽管他也选修了文学和西班牙语。

他在牛津大学学习罗马法和英国法，1913 年才回到美国。在这里，他通过了律师资格考试，并在肯塔基州半心半意地从事了一年的法律工作，当时他的家人就住在那里。

1913 年秋，他还受聘于新奥尔巴尼高中（印第安纳州新奥尔巴尼），教授西班牙语、物理和数学，并担任篮球教练。他作为一名教师所受到的欢迎记录在学校专门为他出版的年鉴中："我们敬爱的西班牙语和物理老师，在我们高年级时一直是我们忠实的朋友，无论在学校还是在球场上，他都愿意为我们加油助威，我们，1914 届学生，谨以此文献给他。"

1914年5月学期结束后，哈勃决定继续追求自己的第一爱好，于是以研究生的身份重返大学，学习更多的天文学知识。

2009年5月19日，亚特兰蒂斯号航天飞机上的一名STS-125机组成员拍摄到了哈勃太空望远镜的这张静态图片。在这一周中，进行了五次太空行走，以完成轨道观测站的最后一次维修任务。资料来源：美国国家航空航天局

英国著名天体物理学家斯蒂芬-霍金在他的《时间简史》一书中写道，哈勃"发现宇宙正在膨胀是20世纪伟大的思想革命之一"。当埃德温于 1914 年在芝加哥大学开始攻读天文学博士学位时，谁能想到他会有这样的未来？

1917 年初，当哈勃还在完成他的博士学业时，他就受到了加利福尼亚州帕萨迪纳威尔逊山天文台创始人乔治-埃勒里-黑尔的邀请，加入了那里的工作人员行列。这是一个绝佳的机会，但却发生在可怕的一年的四月。哈勃熬夜完成了他的博士论文，并在第二天早上参加了口试，之后他应征入伍，并给黑尔发了电报："很遗憾不能接受您的邀请。我去打仗了"。

他在法国服役，1919 年返回美国。他立即前往威尔逊山天文台，刚退伍的哈勃少校（他总是这样自我介绍）也来到了那里，虽然还穿着军装，但已经做好了开始观测的准备。

哈勃很幸运，在正确的时间来到了正确的地点。威尔逊山是新天体物理学（后来被称为宇宙学）观测工作的中心，100 英寸的胡克望远镜是当时地球上最强大的望远镜，经过近十年的努力，刚刚完成安装。

在山上，哈勃遇到了他最大的科学对手哈洛-沙普利（Harlow Shapley），后者已经通过测量我们银河系的大小而声名鹊起。沙普利使用了哈佛学院天文台的亨丽埃塔-利维特（Henrietta Leavitt）首创的一种方法，这种方法依靠被称为"仙王座变星"的明亮恒星的标准化光变行为来确定天体的距离。

他得出的银河系宽度为 30 万光年，大约是之前公认值的 10 倍。然而，沙普利和当时的大多数天文学家一样，仍然认为银河系就是宇宙的全部。尽管威廉-赫歇尔（William Herschel）早在18世纪就提出了这样的建议，但他还是赞同这样的观点，即所有星云都是相对较近的天体，只是天空中的一些尘埃和气体。

在证明沙普利的观点是错误的之前，哈勃不得不在强大的胡克望远镜前度过了无数个严寒的夜晚。1923 年 10 月，他在仙女座的 M31"星云"中发现了一颗他最初认为是新星的恒星在急剧闪烁。在仔细查验了包括沙普利在内的其他天文学家之前拍摄的同一区域的照片后，他意识到这是一颗仙王座恒星。哈勃使用沙普利的方法测量了与这颗新仙王座恒星的距离。这样，他就可以把 M31 放置在一百万光年之外--远在银河系之外，因此它本身就是一个包含数百万恒星的星系。那天，已知宇宙的范围急剧扩大，从某种意义上说，宇宙本身也被发现了！

就连当时的《纽约时报》也意识到了这一发现的重要性："发现螺旋星云是恒星系统。哈伯尔博士[原文如此]证实了它们是与我们的宇宙相似的'岛屿宇宙'的观点"。

这一发现对天文学界意义重大，但哈勃最辉煌的时刻还在后面。他开始对所有已知星云进行分类，并根据它们发出的光的光谱来测量它们的速度。1929年，他又有了一个惊人的发现--所有星系似乎都在从我们身边后退，其速度与它们离我们的距离成正比增长--这种关系现在被称为哈勃定律。

这一发现对当时的天文学来说是一个巨大的突破，因为它推翻了静态宇宙的传统观点，表明宇宙本身正在膨胀。十多年前，爱因斯坦本人屈服于当时的观测智慧，修正了他最初预测宇宙膨胀的方程式。现在，哈勃证明了爱因斯坦当初的预言是正确的。

这位年逾古稀、举世闻名的物理学家特意前往威尔逊山拜访哈勃，表达他的感激之情。他称当初改变他心爱的方程式是"我一生中最大的失误"。

哈勃一直在威尔逊山孜孜不倦地工作，直到1942年夏天，他离开威尔逊山参加第二次世界大战。1946 年，他被授予荣誉勋章。最后，他回到了自己的天文台。他对天文学的最后一项重大贡献是在帕洛玛山设计和建造黑尔 200 英寸望远镜的过程中发挥了核心作用。黑尔望远镜的功率是胡克望远镜的四倍，几十年来一直是地球上最大的望远镜。1949 年，他获准首次使用这架望远镜，从而获得了荣誉。

哈勃一生都在为获得诺贝尔奖而努力，甚至在 20 世纪 40 年代末雇佣了一个宣传代理人来宣传他的事业，但所有的努力都是徒劳的，因为天文学没有诺贝尔奖。1953 年，哈勃在准备几个晚上的观测时去世，他最后的伟大抱负未能实现。

如果他知道"太空望远镜"是以他的名字命名的，他一定会非常激动，这样天文学家们就可以继续"希望发现一些我们意想不到的东西"，正如他 1948 年在伦敦的 BBC 广播中所说的那样。

编译自/scitechdaily