天文学家薇拉·鲁宾：她看见了“看不见的东西”

参考消息网9月2日报道 法国《回声报》网站8月5日发表题为《被遗忘的天文学家薇拉·鲁宾：她看见了看不见的东西》的文章。全文摘编如下：

2016年，圣诞夜。美国普林斯顿市的一家疗养院里，一位88岁的老太太因自然原因与世长辞。她叫薇拉·鲁宾。她的死讯一经公布，悼念如潮水般涌来。时任卡内基基金会主席马修·斯科特称她为“国宝”，而天体生物学家戴维·格林斯普恩则向这位“伟大人物”告别。

但从斯德哥尔摩却没有传来任何消息。由于诺贝尔奖不能追授，这位美国天文学家将永远无缘这一最负盛名的奖项，对许多人来说，这是极其不公的。

因为20世纪很少有科学家像她那样深刻改变了我们对宇宙的认知。她的研究成果如今构成了当代天体物理学和宇宙学范式的基础。在她之前，如果你问“宇宙由什么构成”，人们可能会谈到原子和亚原子粒子。然而今天人们已经公认，我们所感知到的一切宇宙存在，如恒星、星系、行星等天体，只占真实存在物的极小一部分。其余部分，即宇宙中85%的物质，是不可见的。我们称之为“暗物质”。

“星空的舞动令我着迷”

但在经常花费数小时透过望远镜凝视星系边缘之前，薇拉·鲁宾首先是从一个更朴素的地方仰望天空的：一间儿童房。1930年代，在华盛顿，当时还叫薇拉·库珀的她与姐姐同睡一张大床，自己正好靠着朝北的窗户。“窗户正对着一条小巷，可以看到绝佳的星空，”几十年后，这位科学家对一家美国媒体回忆道，“我开始观察。”星空的舞动令她着迷，有些夜晚她甚至忘了睡觉。

她的父亲是立陶宛裔工程师，帮她用一根长长的油毡纸筒和“花几美元买的”小透镜，拼凑出一架简易望远镜。就这样，14岁的薇拉绘制了她的第一批星空图。“每逢流星雨或类似天象，我都会记住每一颗流星的轨迹。”她回忆道。

高中毕业前，薇拉就知道自己毕生要投身天文学，尽管当时性别偏见盛行，尽管她的高中物理老师在选专业时会对她说：“只要你离科学远远的，你应该还能过得不错。”

在母亲的支持下，她如饥似渴地阅读图书馆的天文学书籍，其中一本关于女天文学家的插图书给她留下了深刻印象：玛丽亚·米切尔，她曾在美国瓦萨尔学院任教。

后来，薇拉获得了在这所大学就读的奖学金，这让她欣喜若狂。她是1948届唯一的天文学专业毕业生，同年她嫁给了数学家罗伯特·鲁宾。由于成绩优异，她被哈佛大学录取，但为了跟随去康奈尔大学攻读博士学位的丈夫，她拒绝了哈佛。

战胜偏见坚持科研

在康奈尔，她选择了一个不太受欢迎的研究课题：宇宙是否在旋转？她的论文导师建议她在美国天文学会上展示研究成果，但要用他的名字。“你马上就要生孩子了。你不是学会会员。我可以替你做报告。”但薇拉断然拒绝。

会议当天，她的父母开车载着她、丈夫和刚满月的儿子，穿越纽约州白雪皑皑的山丘，前往位于宾夕法尼亚州的会场。1950年12月30日，22岁的她独自面对一屋子持怀疑态度的科学家做了报告。会场沉默片刻后，嘲笑与批评交织在一起，第二天《华盛顿邮报》辛辣地报道说：“一位年轻母亲对宇宙有自己的理论。”只有天文学家马丁·施瓦茨席尔德给了她鼓励的反馈：她的结论很有趣，但需要更多数据。

这段不愉快的经历后，23岁的她决定将研究搁置，专注于家庭生活。但有一天，在沙坑旁看着儿子玩耍时，她翻开一本天体物理学期刊，潸然泪下。她太想念科学了。在丈夫的支持下，她在怀着第二个孩子时开始在乔治敦大学攻读博士学位。

由于女性不被允许进入大学办公室，她不得不在走廊里与博导见面。但这并未妨碍她完成论文。1954年，她的论文得出结论：星系并非随机分布，而是聚集成簇。这在当时是一个颇具争议的观点，直到20年后才被科学界证实。

1965年，身为四个孩子母亲的薇拉·鲁宾成为第一位被正式允许使用著名的帕洛马山天文台望远镜的女性。台长解释长期拒绝她的理由是“没有女厕所”。这难不倒她：这位女研究员从纸上剪下一个裙子的轮廓，贴在男厕所的标识上。“好了，现在问题解决了。”她说。

证明暗物质存在

她职业生涯的核心时期在卡内基科学学会度过。在那里，她与年轻物理学家肯特·福特合作，将研究方向转向星系动力学：星系如何旋转？为此，他们将望远镜对准离我们最近的邻居——仙女座星系。

他们的假设很简单：在太阳系中，离太阳最近的行星公转速度比远的更快。科学家们预期在星系中也会看到同样现象：边缘恒星远离星系的质量中心，轨道运行速度应该比中心恒星慢。

但事实并非如此。无论观测到多远距离，天体的速度似乎都没有变慢。“当时杰出的天文学家告诉我们，这毫无意义。”薇拉·鲁宾回忆道。她和同事不断进行测量。20个星系，然后40个，然后60个。每一个都显示出同样的异常行为。按照爱因斯坦的定律，这意味着必然存在某种巨大的、额外的、不可见的质量，在推动恒星加速运转。

“暗物质”这一神秘概念早在1933年就由瑞士天体物理学家弗里茨·茨维基勾勒过，他当时观测的是星系团内星系的运动。但他的研究当时因证据不足，被归为宇宙学上的奇闻异事。薇拉·鲁宾所做的，是将这个古怪的猜测转变为不可动摇的事实：她意识到，如果每个星系都被一个暗物质晕所包围，那么这种质量将分布在整个星系中，而非集中在中心。引力以及轨道速度将在整个结构中保持均匀。

1985年，当她站上国际天文学联合会讲台，展示她的星系旋转速度曲线图时，再也没有人嘲笑她了。“大自然跟我们开了个玩笑，”她说，“我们花了几个世纪研究只占宇宙极小部分的物质。剩下的由某种我们不了解、也无法看见的东西组成。”暗物质正式进入宇宙学的正统理论。

尽管无缘诺贝尔奖，认可终究还是来了——她获得了美国国家科学奖章和英国皇家天文学会金质奖章。但这些荣誉她并不看重，她更愿意将精力用于科研。她反复对学生们说：“不要为奖项和名声操心。真正的回报，是在那片天空中有所发现。”

她真正的遗产是一座望远镜。它坐落在智利安第斯山脉，正式命名为“薇拉·鲁宾天文台”，是美国第一座以女天文学家命名的国家天文台。（编译/潘革平）