Equipped with his five senses, man explores the universe around him and calls the adventure Science.
——Edwin Hubble
在廣義相對論發(fā)表不久后，天文學家曾經(jīng)對“螺旋星云”（比如仙女座星系）這種獨特天體的本質(zhì)存在分歧。
19世紀中期，天文學家在夜空中觀測到了許多螺旋天體。但是它們的本質(zhì)卻依然是個謎題。（? ESO/P.Grobol）
有一種觀點認為，這些螺旋狀的東西是形成中的恒星——原恒星。如果條件適合，宇宙中的氣體云會在角動量和自身引力的作用下變成一個扁平的圓盤。圓盤中的物質(zhì)會一邊旋轉(zhuǎn)一邊朝著中心運動。聚集了大量物質(zhì)的圓盤中心最后變成恒星。支持這一觀點的代表是Harlow Shapley，他認為螺旋星云只不過是在銀河系內(nèi)的氣體云。
一種理論認為這些螺旋星云是分子云，會坍縮成圓盤，圓盤中的物質(zhì)會一邊旋轉(zhuǎn)一邊朝著中心運動，最后形成恒星。（? NASA/Hubble Heritage Team）
與此意見相左的另一方則認為，這些“螺旋星云”是所謂的“島宇宙”（其它星系），它們遠在我們的銀河系之外。持這一觀點的科學家代表是Heber Curtis。1920年，兩派各執(zhí)己見的科學家對此進行了一場世紀天文大辯論，分別對六個證據(jù)進行了不同的解釋。有意思的是辯論的結(jié)果由裁判官投票決定勝者。
主張“島宇宙”的Heber Curtis（左）和主張“原恒星”的Harlow Shapley（右）。（? The Rockefeller University）
現(xiàn)在我們已經(jīng)知道，Curtis在許多方面的主張幾乎都是正確的。然而，在投票環(huán)節(jié)，Curtis最后還是輸了，只贏得一局。當時的人們更愿意相信銀河系就是整個宇宙。
銀河系的確是一個非常廣袤的空間，它包含了數(shù)十億顆恒星和數(shù)千億顆行星。但是Edwin Hubble懷疑在此之外應(yīng)該還有更多。
Hubble，昨天是他127歲的誕辰，對仙女座星系充滿了困惑與好奇，他的想法跟Curtis一致。
Edwin Hubble。（? California Digital Library）
1923年，Hubble是美國威爾森天文臺的天文學家，在那里有當時世界上最大的望遠鏡——胡克望遠鏡。
為了證明仙女座星系是在銀河系之外，哈勃需要測量它離地球有多遠。如果這個距離比銀河系的預(yù)估直徑還要大的話，那它就不可能在銀河系之內(nèi)。
哈勃的工作其實是建立在另一位偉大但鮮為人知的女性天文學家Henrietta Leavitt。
Henrietta Leavitt。（? Harvard College Observatory）
在1900年代的時候，Leavitt是哈佛天文臺的一位天文學家。她在那里擔任計算員，職責是幫助資深天文學家進行數(shù)學計算。在1908年，當她在計算一種稱為造父變星的恒星類別的時候，她有了一個驚人的發(fā)現(xiàn)。
1908年，Leavitt的論文發(fā)表在了哈佛天文臺的年報。（? Harvard College Observatory）
造父變星是一類具有周期性明暗變化的恒星。Leavitt發(fā)現(xiàn)，這些恒星的光變周期可以用來計算恒星的距離。這個發(fā)現(xiàn)使天文學家有了一把衡量遙遠天體距離的尺子。
造父變星的光度和脈動周期有著非常強的直接關(guān)系，是可靠且重要的標準燭光。（? NASA/JPL）
Hubble所要做的就是瞄準在仙女座星系中的造父變星，并且估算它們的距離。經(jīng)歷了不知道多少個夜晚，Hubble利用胡克望遠鏡對仙女座星系進行拍攝，尋找著造父變星。終于，在1923年的十月，他找到了一個，在仙女座星系的其中一個螺旋臂上閃爍著。經(jīng)歷了又一個星期的觀測，他利用Leavitt的公式來計算造父變星的距離。
在下圖中顯示的是用Hubble命名的哈勃太空望遠鏡在2011年拍攝到的造父變星V1. 這顆恒星被稱之為“宇宙學史上最重要的一顆恒星”。
造父變星V1.（? NASA/ESA/Hubble Heritage Team）
從V1發(fā)出的光使一切事情都變得明朗了：仙女座星系的確是在銀河系之外。當Shapley收到一封Hubble的觀測結(jié)果的信時，他說到：“這是一封摧毀了我的宇宙的信。”
銀河系不再是整個宇宙，它只不過是渺滄海之一粟。
1925年，哈勃的結(jié)果發(fā)表在了美國天文學會。整個世界都震驚了。紐約時報歡欣地報道到：
哈勃的計算并不準確，仙女座星系實際上離我們約250萬光年遠。（? New York Time）
而這只是Hubble多產(chǎn)職業(yè)中的開始。之后他不僅對星系進行了分類，還找到了宇宙正在膨脹的證據(jù)。由于當時的人們普遍認為宇宙是靜態(tài)的，于是愛因斯坦在他的引力方程中做了修正。當哈勃的觀測證實了我們的宇宙并非靜止的時候，愛因斯坦拜訪了在威爾遜的他，并稱自己對方程的修正是這一生犯過最大的錯誤。
今天，宇宙繼續(xù)成長著。天文學家現(xiàn)在相信在超過900億光年的可觀測宇宙中包含了2萬億個星系。在宇宙中還有無盡的秘密等待著我們?nèi)グl(fā)現(xiàn)，而Hubble教給我們的是這些秘密可能要比我們想象中的更大更不可思議。
正如1948年Hubble所說的：“憑著天府五官，人類開始探索宇宙的浩瀚，并稱這趟奇幻之旅為科學?！?
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